Đánh giá phân bố liều lượng và tính hiệu quả của kỹ thuật xạ trị nửa chùm tia trong điều trị một số bệnh ung thư

Đánh giá phân bố liều lượng và tính hiệu quả của kỹ thuật xạ trị nửa chùm tia trong điều trị một số bệnh ung thư Đánh giá phân bố liều lượng và tính hiệu quả của kỹ thuật xạ trị nửa chùm tia trong điều trị một số bệnh ung thư luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Kỹ thuật hạt nhân

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS TRẦN KIM TUẤN 2 TS VÕ VĂN XUÂN

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các s ố liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

b ố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, tháng 10 năm 2013

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hùng

L ỜI CẢM ƠN

li ều lượng và tính hiệu quả của kỹ thuật xạ trị nửa chùm tia trong điều trị một số bệnh ung thư” đã được hoàn thành

văn này

trường

tâm

M ỤC LỤC

TRANG PH Ụ BÌA……… i

LỜI CẢM ƠN……… ………… ii

LỜI CAM ĐOAN……… ….iii

DANH MỤC CÁC BẢNG……… … iv

DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ……….………… ………… v

M Ở ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tình hình bệnh ung thư trên thế giới và ở Việt Nam 3

1.1.1 Trên th ế giới 3

1.1.2 Tại Việt Nam 3

1.2 Các phương pháp điều trị ung thư 4

1.3 Tác d ụng sinh học của tia xạ 5

1.3.1 Cấu tạo tế bào của cơ thể người 5

1.3.2 Cơ sở sinh học của xạ trị 6

1.4 Tương tác của bức xạ ion hoá với cơ thể sống 7

1.5 Cơ sở sinh học bức xạ của tế bào lành và tế bào u 11

1.5.1 Ý nghĩa 11

1.5.2 Sự phát triển của khối u 12

1.5.3 Cơ chế tiêu diệt tế bào 12

1.5.4 Khái ni ệm “4 liều lượng” (4dose- 4d) trong xạ trị 14

1.5.4.1 S ự hình dung về liều lượng 14

1.5.4.2 Tính toán liều lượng 14

1.5.4.3 Ki ểm tra liều lượng 14

1.5.4.4 Phân chia liều lượng 15

1.6 Các thông số vật lý trong xạ trị 16

1.6.1 Đơn vị liều chiếu (MU) và hệ số công suất ra (OPF) của máy 16

1.6.2 Liều sâu phần trăm D% (PDD) 17

1.6.3 Phantom……….…… …… ……… ….………… 18

1.6.4 Đường đồng liều - bản đồ đồng liều 18

1.6.5 Lọc nêm (wedge) 19

1.6.6 Kí ch thước trường chiếu 20

1.6.7 Kích thước vùng bán dạ (vùng nửa tối-penumbra) 21

1.6.7.1.Vùng bán dạ do kích thước nguồn (vùng bán dạ hình học) 21

1.6.7.2 Vùng bán d ạ do sự truyền qua collimator: 22

1.6.8 Miền cân bằng điện tích (build-up region) 22

1.7.Các vùng th ể tích liên quan trong xạ trị 22

1.7.1 Th ể tích khối u thô (GTV) 23

1.7.2 Thể tích bia lâm sàng (CTV) 23

1.7.3 Th ể tích bia lập kế hoạch (PTV) 24

1.7.4 Thể tích điều trị (TV) 25

1.7.5 Thể tích chiếu xạ (IV) 25

1.7.6 Các t ổ chức nguy cấp (OAR) 25

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Máy gia tốc xạ trị VARIAN D-2300 26

2.1.1 C ấu tạo chung của máy gia tốc VARIAN D-2300 26

2.1.1.1 Sơ đồ khối của máy gia tốc tuyến tính 26

2.1.1.2 Sơ đồ chi tiết các bộ phận trong máy gia tốc tuyến tính 28

2.1.2 Ống dẫn sóng gia tốc 29

2.1.3 Nguồn cung cấp sóng cao tần 30

2.1.4 Đầu máy điều trị 31

2.1.4.1 Bia tia –X 32

2.1.4.2 Hệ thống kiểm soát liều lượng 33

2.1.5 Nguyên lý ho ạt động của máy gia tốc Varian D2300 34

2.2 Quy trình ứng dụng kỹ thuật nửa chùm tia trong xạ trị 35

2.2.1 Giới thiệu chung 35

2.2.2 Tr ục tọa độ trong lập kế hoạch xạ trị 36

2.2.3 Phương pháp phân bố trường chiếu xạ 37

2.2.3.1 Các phương pháp thông thường 37

2.2.3.2 Nh ững vấn đề thường gặp trong phân bố trường chiếu 39

2.2.4 Khái niệm nửa chùm tia 40

2.2.4.1 Mở nửa chùm tia 40

2.2.4.2 Điểm đồng tâm……… …… ………… ………… ………….42

2.2.4.3 Kỹ thuật nửa chùm tia 42

2.2.5 Các k ỹ thuật bố trí trường chiếu xạ trị cho bệnh nhân 42

2.2.5.1 Kỹ thuật 1 42

2.2.5.2 Kỹ thuật 2 43

2.2.5.3 K ỹ thuật 3 44

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU TRỊ 45

3.1 X ạ trị bệnh nhân ung thư vòm họng ……… ……… 46

3.1.1 S ử dụng kỹ thuật 1: 45

3.1.2 Kỹ thuật 2: 49

3.1.3 K ỹ thuật 3: 50

3.2 Xạ trị bệnh nhân ung thư hạ họng 54

3.2.1 Kỹ thuật 1 55

3.2.2 K ỹ thuật 2: 57

3.2.3.Kỹ thuật 3: 59

3.3 Xạ trị bệnh nhân ung thư lưỡi 62

3.3.1 K ỹ thuật 1: 63

3.3.2 Kỹ thuật 2: 65

3.3.3 Kỹ thuật 3: 67

3.4 S ử dụng kỹ thuật nửa chùm tia với bệnh nhân ung thư tại vị trí khác 71

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 74

KẾT LUẬN 76

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 77

Để điều trị bệnh được hiệu quả yêu cầu đặt ra là phải tạo ra được liều lượng phân bố đồng đều trên toàn bộ thể tích bia (khối u) Nếu quá liều sẽ dẫn đến những biến chứng không đáng

Trước đây, kỹ thuật xạ trị ung thư ở Việt Nam chỉ được thực hiện bằng các máy xạ trị

Trong thực tế lâm sàng, đôi khi phải chiếu xạ những khối u có hai, ba vùng tiếp giáp hoặc liền kề chẳng hạn những khối u đầu-cổ Mặt phẳng tiếp giáp hay việc ghép các trường chiếu

thông thường trong xạ trị cho bệnh nhân ung thư vùng đầu cổ hoặc ung thư vùng ngực có tổn thương xâm lấn lên vùng thượng đòn Trong xạ trị ung thư đầu cổ phải tia xạ vùng u nguyên

vướng vai không chiếu từ hai bên vào được Với việc sử dụng theo kỹ thuật điều trị thông thường thì liều lượng sẽ không đồng đều tại mặt tiếp giáp hai vùng do tính chất phân kỳ của các

điều trị tới vùng tiếp giáp các trường do việc dùng một tâm chiếu xạ (mono-isocenter) cho cả

các trường u vòm và trường hạch cổ thấp Kỹ thuật này cũng làm giảm đáng kể thời gian đòi

trường chiếu đến hết tổn thương Với việc sử dụng kỹ thuật nửa chùm tia này thì thực tế tại

chiếu hay thiếu liều do có khoảng cách giữa hai trường Việc áp dụng kỹ thuật nửa chùm tia

trị nửa chùm tia trong điều trị một số bệnh ung thư”

số người chết vì ung thư sẽ tiếp tục tăng khoảng 9 triệu người vào năm 2015 và 11,4 triệu người trong năm 2030

1.1.2 Tại Việt Nam:

Theo nghiên cứu của GS Nguyễn Bá Đức và cộng sự thì ung thư vẫn là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu, mỗi năm có khoảng 150.000 người mắc bệnh ung thư mới và khoảng 75.000 người tử vong vì bệnh này Và riêng năm 2010 có tối thiểu là (những ca ghhi nhận được) 126

Hình 1.1 Tỷ lệ các bệnh nhân ung thư được xạ trị tai khoa

Tính từ 12/7/2013 đến 24/9/2013 tại khoa Xạ Tổng Hợp Tam Hiệp có 221 bệnh nhân được lập kế hoạch xạ trị bằng máy gia tốc, trong số đó có 74 bệnh nhân bị ung thư vùng đầu cổ, 78 bệnh nhân vùng ngực, 45 bệnh nhân bị vùng tiểu khung, 7 bệnh nhân bị vùng bụng, còn lại 17 người bệnh vùng khác

1.2 Các phương pháp điều trị ung thư

đơn thuần và miễn dịch trị liệu, có khi kết hợp 2 hoặc 3 phương pháp lại với nhau Xạ trị thường được áp dụng với ba mục đích: một là điều trị khỏi bệnh (curative) cho những ung thư giai đoạn sớm, bệnh còn khu chú Hai là điều trị triệu trứng (palliative) khi bệnh ở giai doạn muộn, không còn khả nănng chữa khỏi nhưng có thể ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư, chống chèn ép Ba là điều trị giảm đau (pain relief) để cải thiện chất lượng sống cho người bệnh (ung thư giai đoạn muộn, di căn)

thư không thể phẫu thuật Kết hợp giữa xạ trị với phẫu thuật như xạ tiền phẫu, xạ trị trong mổ,

xạ trị hậu phẫu Ngoài các trường hợp đặc biệt xạ trị trong mổ, xạ trị và phẫu thuật cùng có một mục đích điều trị cho u và hạch Nhưng sự kết hợp hai phương pháp điều trị này còn có mục đích khác nhau Phẫu thuật điều trị u nguyên phát, xạ trị cho hệ thống hạch (ung thư tinh hoàn), phẫu thuật cả u và hạch, xạ trị hậu phẫu cho cả u và hạch (ung thư vú diện mổ tiếp cận, hạch nách dương tính) Kết hợp giữa xạ trị và hóa trị: xạ trị sau hóa trị, hóa xạ đồng thời, hóa và xạ xen kẽ từng đợt với nhau, hóa bổ trợ cho xạ Việc kết hợp này nhằm cải thiện hiệu quả điều trị

về kiểm soát tại chỗ, tại vùng cũng như phòng ngừa di căn xa Như vậy vai trò của xạ trị trong việc chữa trị ung thư là khá lớn

Một qui trình xạ trị thường qua các bước: chuẩn đoán xác định, mô phỏng, tính phân bố liều, và chiếu xạ Khi lắp đặt xong máy gia tốc xạ trị, trước khi đưa vào điều trị trên bệnh nhân các kĩ sư Vật lý phải đo kiểm chuẩn bằng các thiết bị chuyên dùng theo đúng các thông số mà nhà sản xuất đưa ra, Ngoài ra, trước khi xạ trị buổi đầu tiên người ta còn thực hiện các khâu chuẩn bị quan trọng như: tính phân bố tối ưu liều hấp thụ, đo kiểm tra chất lượng-QA (Quality

trình tính phân bố liều trong khối u Nếu giá trị chuẩn sai hoặc không chính xác sẽ dẫn đến tính

phân bố liều cho khối u sai, lúc này có hai trường hợp xảy ra: một là diệt không hết mô bệnh,

Cả hai trường hợp điều rất nguy hiểm đối với bệnh nhân Tổng sai số trong xạ trị được Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế -IAEA khuyến cáo là không quá tổng sai số cho tất cả các bước là ± 5 % [12,15]

1.3 Tác d ụng sinh học của tia xạ

1.3.1 C ấu tạo tế bào của cơ thể người

Các cơ quan cơ thể người được cấu tạo từ các mô như mô mỡ, da, xương …Các mô được cấu tạo từ các tế bào Tế bào là đơn vị sống cơ bản, kích thước tế bào khoảng 20 micromet

sống sẽ gây nên những thay đổi trong tế bào hay gây đột biến dẫn đến hoạt động bất bình

thường, chẳng hạn phát triển nhanh chóng một cách hỗn loạn dẫn đến ung thư

Tế bào gồm có một nhân ở giữa, một chất lỏng bao quanh gọi là bào tương, bao bọc quanh

bào tương là một màng gọi là màng tế bào Mỗi bộ phận thực hiện chức năng riêng rẽ

Hình 1.2 Cấu tạo tế bào của cơ thể người

phần tử đơn giản và lấy năng lượng nhiệt tỏa ra (dị hóa), hay tổng hợp các phân tử cần thiết cho tế bào

hiện sự tổng hợp chất

- ADN cũng chứa thông tin cần thiết để điều khiển việc phân chia tế bào

Tác dụng của sinh học chính của bức xạ là sự phá hỏng ADN của tế bào.[14]

1.3.2 Cơ sở sinh học của xạ trị

phóng xạ :

Ngày nay người ta còn áp dụng phương pháp tăng oxy, tăng nhiệt lên vùng chiếu tia Và vì thế người ta phải chia nhỏ liều lượng thành nhiều buổi chiếu

Để đề ra được các kỹ thuật của xạ trị, người ta đã dựa trên các "phase” phân chia của tế bào, trên sự phản ứng của các chất gian bào, hình 1.3 (trong việc bảo vệ các tổ chức lành)

Tất cả các kỹ thuật điều trị tia xạ đều nhằm đạt được một liều lượng tối đa tại khối u, giảm đến tối thiểu liều ở các mô lành xung quanh Muốn vậy phải dựa trên sự khác nhau về độ nhạy cảm tia xạ của các tế bào u, tế bào lành và vào loại tế bào cụ thể

Chu kỳ sinh sản của tế bào:

- Phân chia M (Mitotic)

- Sau phân chia G1:

Hình 1.3: Chu kì sinh sản của tế bào [14]

+ S : Phase này kéo dài từ 1,5÷36h, trung bình 8h , kháng tia

+ M : 30' ÷ 2,5h Nhạy cảm tia nhất

1.4 Tương tác của bức xạ ion hoá với cơ thể sống [1,14]

Khi bức xạ tác dụng lên cơ thể, chủ yếu gây ra tác dụng ion hóa, tạo ra các cặp ion có khả năng phá hoại cấu trúc phân tử của các tế bào, làm tế bào bị biến đổi hay chết Trên cơ thể con

tế bào, sự phân chia tế bào sẽ chậm đi hoặc dừng lại

Tác dụng trực tiếp của tia xạ lên sự làm chết tế bào chỉ vào khoảng 20% Còn lại chủ yếu là

do tác dụng gián tiếp

năng lượng của các tế bào thường dẫn tới hiện tượng ion hoá các nguyên tử của vật

Nói chung năng lượng của bức xạ càng lớn, số cặp ion do chúng tạo ra càng nhiều Thông thường các hạt mang điện có năng lượng như nhau tạo ra một số cặp ion bằng

nhau Tuy nhiên, tùy thuộc vào vận tốc của hạt nhanh hay chậm mà mật độ ion hoá có

độ thâm nhập lại lớn Do đó, chúng không phải chỉ tác dụng lên các tế bào ở lớp ngoài cùng như tia alpha và bêta mà có thể tác dụng lên các tế bào ở sâu trong cơ thể

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

nhau thành phân tử nước Các phản ứng khác cũng có thể xảy ra:

H• + OH• -> H2O

H• + O2 -> HO2 •

Các gốc tự do có một electron lẻ và không có cấu hình bền nên đòi hỏi đối với một phân tử bền Chúng là những tác nhân gây phản ứng rất mạnh, có thời gian sống khoảng microgiây và tác động trực tiếp tới các phân tử sinh học như protein, lipid, DNA gây ra các hỏng hóc về cấu trúc và hóa học đối với các phần tử này Những hỏng hóc như vậy sẽ dẫn tới: (a) sự ngăn cản phân chia tế bào, (b) sự sai sót của những nhiễm sắc thể, (c) đột biến gen, (d) làm chết tế bào

hơn), thì sự xuất hiện của các hiệu ứng sinh học có thể diễn ra trong vài giây thậm chí hàng nhiều năm

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các quá trình này

a) Sự ngăn cản phân chia tế bào: tế bào có thể sinh ra và nhân lên về số lượng trong quá

trình phân chia tế bào Đây là một chức năng cơ bản của một cơ thể sống bất kỳ Ngay ở cơ thể người lớn, quá trình phân chia tế bào vẫn thường xuyên diễn ra để thay thế cho các tế bào đã chết Những chỗ tổn thương do bức xạ gây ra có thể kìm hãm hoặc ngăn cản quá trình phân chia tế bào và như vậy làm suy yếu chức năng của tế bào và cơ thể

b) Sự sai sót của nhiễm sắc thể: bức xạ có thể phá hủy nhiễm sắc thể Đa số các trường hợp

tổn thương thường được hàn gắn và không có hậu quả gì gây ra Tuy nhiên một số thương tổn

có thể làm mất hoặc sắp xếp lại các vật chất di truyền, những bộ phận này có thể quan sát được qua kính hiển vi Những sự cố như vậy được gọi là những sai sót của nhiễm sắc thể Những sự sai sót xác định có thể làm chết tế bào hoặc biến đổi chức năng của tế bào Tần số xuất hiện kiểu sai sót của nhiễm sắc thể có một mối tương quan xác định đối với liều lượng và do đó người ta

có thể sử dụng chúng như là những liều lượng kế sinh học

c) Đột biến gen: sự thay đổi lượng thông tin trong gen được biết với thuật ngữ biến đổi gen

Sự hỏng hóc của nhiễm sắc thể có thể dẫn đến sự đột biến gen

d) Sự chết của tế bào: quá trình chiếu xạ có thể làm chết tế bào hoặc dẫn tới tất cả các hiệu

ứng trên Quá trình chết của tế bào là quá trình quan trọng nhất trong việc điều trị ung thư Quá trình này thường được biểu diễn bằng tỷ lệ sống sót của tế bào sau khi chiếu một liều xác định Hiệu ứng – liều đối với tỷ lệ sống sót của tế bào được biểu diễn trên hình 1.4 Ở mức liều thấp, đường cong có một đoạn suy giảm chậm Khoảng này tương ứng với khả năng tự phục hồi của

tế bào khi bị tổn thương

Tuy nhiên ở liều cao hơn, khả năng sửa chữa của tế bào đạt ở mức bão hòa, tỷ lệ sống sót giảm rất nhanh theo quy luật hàm mũ Hình 1.5 chỉ sự phụ thuộc độ sai sót của nhiễm sắc thể vào liều lượng Các mối tương quan hiệu ứng - liều tương tự cũng quan sát thấy đối với hiệu ứng đột biến

được phục hồi hoặc không thể phục hồi Ngoài yếu tố liều lượng, tác hại của bức xạ còn phụ

thuộc vào yếu tố thời gian Cùng một liều lượng bức xạ, nếu cơ thể hấp thụ làm nhiều lần, thì các biến đổi về bệnh lý ít xảy ra hơn so với trường hợp hấp thụ ngay một lúc Nguyên nhân này liên quan tới khả năng tự phục hồi của tế bào ở cơ thể sống

Hình 1.4 Mối tương quan giữa liều hấp thụ và tỷ lệ sống

sót của tế bào

Hình 1.5 Mối tương quan giữa liều hấp thụ và số

sai sót của nhiễm sắc thể

1.5 Cơ sở sinh học bức xạ của tế bào lành và tế bào u [14,16,18]

1.5.1 Ý nghĩa

điều trị là phải hiểu được một cách đầy đủ nhất về cơ chế đáp ứng sinh học phóng xạ của tế bào Mục đích của xạ trị là làm sao đưa được một liều lượng vừa đủ để tiêu diệt các tế bào ung thư, trong khi đó lại phải giảm thiểu mối nguy hại cho các tế bào lành xung quanh Yêu cầu cơ bản

để đảm bảo rằng điều đó có thể đạt được là phải tạo ra sự phân bố theo không gian vùng liều lượng cao đối với một thể tích mà trong đó không chỉ gồm có khối u mà phải tính đến mép đường biên với những xâm lấn của các tế bào ác tính Điều khá may mắn là bằng việc phân chia tổng liều thành những liều nhỏ trong quá trình điều trị, nên các tế bào u sẽ bị tiêu diệt nhiều hơn, các tế bào lành có cơ may hồi phục hơn Với sự kết hợp việc chia nhỏ liều cùng phân bố liều lượng trong không gian và khả năng tiêu diệt các tế bào u nổi trội hơn, nên việc điều trị tia

xạ rất có hiệu quả Tuy nhiên, phác thảo một quy trình điều trị tối ưu theo ý nghĩa về sinh học

đến sự biến đổi của liều lượng theo những yếu tố thích hợp hơn về mặt sinh học Chẳng hạn như tỷ lệ sống sót của các tế bào, liều hiệu ứng sinh học - BED (Biologically Effective Dose), xác suất kiểm soát khối u - TCP (Tumor Control Probability) và xác suất biến chứng của các

liều trong quá trình điều trị

Điều không kém phần quan trọng cần lưu ý là thành công của xạ trị đôi khi cũng phụ thuộc vào sự may mắn Chẳng hạn như liều lượng yêu cầu để có xác suất (có thể đến 60%) tiêu diệt được các tế bào của nhiều loại khối u thường vào khoảng 65 Gy Nhưng liều lượng 65 Gy này cũng không phải là một ngưỡng màu nhiệm để tiêu diệt tất cả các tế bào ung thư Đó là liều lượng được coi là hợp lý mà tất cả các tế bào ung thư có thể bị tiêu diệt Xác suất sống sót của loại tế bào đặc biệt nào đó (khi liều lượng 65 Gy được đưa vào khối u) là rất nhỏ (chỉ khoảng

lại Một số bệnh nhân được điều trị khỏi với liều lượng 55 Gy, trong khi đó có một số khối u vẫn phát triển với liều lượng 75 Gy Người ta nói không có một sự chắc chắn nào để kiểm soát

hoàn toàn khối u, mà chỉ có thể dùng khái niệm “xác suất” Ở đây cũng có xác suất biến chứng

của các mô lành Mà sự biến chứng lại tăng theo liều lượng và phạm vi mở rộng theo vùng bị

chiếu xạ Điều này phải luôn được cân bằng với xác suất kiểm soát khối u - TCP Vì vậy, trong khi tỷ lệ bệnh nhân có u tái phát được làm giảm đi bằng cách tăng thêm liều lượng thì cũng kéo theo sự tăng của xác suất biến chứng các mô lành - NTCP đến mức không thể chấp nhận được

Sẽ là lý tưởng nếu người ta có thể dự tính một cách chính xác liều lượng đưa vào khối u và giữ cho NTCP ở mức độ chấp nhận được Cũng sẽ là có lợi nếu biết được liệu liều lượng trên toàn

bộ khối u có thể tạo ra không đồng đều mà không cần phải làm giảm TCP ở mức khó chấp nhận được không Bởi vì việc này sẽ cho phép làm giảm đáng kể NTCP bằng cách thay đổi cường độ, hoặc hướng của các chùm tia Một số mô hình tính toán có thể được sử dụng để dự tính các đại lượng này, mặc dù không hoàn toàn chặt chẽ song cũng rất tiện lợi trong việc tiên đoán ít nhất là về sự thay đổi tương đối của TCP và NTCP với những thay đổi khác nhau về các thông số của chùm tia và các đặc tính của khối u

1.5.2 S ự phát triển của khối u

Trong sự tăng sinh của các tế bào bình thường, sự sinh tế bào cân bằng với sự chết của chúng Nhu cầu của cơ thể để làm tăng số lượng và thay thế các tế bào được bắt đầu bằng sự thiếu, mất các tế bào cùng loại hoặc do chức năng các mô phụ đòi hỏi Tất cả các yếu tố liên quan đến sự phát triển các tế bào bình thường đã được tìm thấy trong sự phát triển và sinh sôi của tế bào ung thư Tuy nhiên, sự thất bại của các cơ chế phát triển bình thường về thực chất đã gây ra sự phát triển thành ung thư của các khối u

Một quan niệm sai lầm phổ biến ung thư là một quần thể của các tế bào tái tạo rất nhanh hơn các tế bào bình thường Thực tế thì rất nhiều khối u lại phát triển khá chậm so với các tế bào lành (chẳng hạn các tế bào dòng biểu mô và các tế bào tủy xương) Không phải tất cả các tế bào ung thư đều tăng sinh một cách vô hạn độ nhưng mỗi khối u đều chứa các tế bào mà khó tồn tại kéo dài do bị hạn chế trong sự tăng sinh Điều này làm cho sự phát triển tế bào vượt ra khỏi các giới hạn thông thường và chèn ép lên các tổ chức khác và có thể đóng góp thêm khả năng cho các tế bào ung thư xâm lấn các tổ chức và cấu trúc liền kề

1.5.3 Cơ chế tiêu diệt tế bào

Bức xạ ion hóa để lại một năng lượng nào đó trong môi trường mà nó đi qua Sự phá hủy đối với các tế bào gây ra do bức xạ ion hoá khi các electron bị mất động năng của nó, còn các DNA bị làm đứt hoặc do tác dụng trực tiếp hay gián tiếp của các gốc tự do Gốc tự do quan

trọng nhất được tạo ra là gốc Hydroxyl (OH-) mà nó được sinh ra do sự ion hóa các phân tử nước

Đối với tác dụng trực tiếp, sự ion hoá phải xảy ra bên trong phân tử DNA, còn đối với tác

Vị trí tương tác bên trong DNA có tác dụng làm biến đổi sinh học của tế bào Tổn thương

quay về trạng thái không bị biến đổi (hồi phục)

Số lượng các tế bào bị tiêu diệt với một liều lượng đã cho phụ thuộc vào tổng liều, vào tỷ lệ năng lượng bị mất trên đường đi của mỗi hạt ion và vào suất liều Có một xác suất nhất định về

sự sống sót của mỗi tế bào và được biểu diễn như một hàm của liều lượng Phương trình mũ đơn giản biểu diễn xác suất sống sót của tế bào như sau:

S = e- α D (1.1)

Ở đây: - α là độ nhạy cảm bức xạ của tế bào

- D là tổng liều, có thể thu được từ mỗi thể tích bia đơn lẻ

bào sống Khi khối u bị chiếu xạ, ta có thể nói là tế bào sẽ chết do bị “chiếu” Khi có một số tế

bào bị chết, số lượng các tế bào sống còn lại để tiêu diệt sẽ giảm và tất nhiên tỷ lệ tế bào bị chết

sẽ phụ thuộc vào liều lượng bức xạ phân bố trên đó Tỷ lệ mà trong đó các tế bào còn sống sót -

N (được biểu diễn bằng phương trình khác) nói lên số tế bào sống sót sau một liều lượng D là:

Ở đây: α là hằng số tỷ lệ Biến đổi phương trình này ta có:

Một yếu tố cơ bản và hết sức quan trọng trong xạ trị là ở chỗ, mặc dù tỷ lệ các tế bào bị chết

là một hằng số, khi số lượng các tế bào ban đầu tăng lên (cùng với liều lượng) thì xác suất toàn

bộ các tế bào bị giết sẽ giảm đi Điều này có nghĩa là khối u lớn nhận cùng một giá trị liều lượng như khối u nhỏ thì ít có khả năng triệt bỏ được khả năng sống sót của tế bào động vật có vú được đặc trưng bằng một vùng uốn Đoạn ít cong ban đầu ở mức liều lượng thấp được cho là tế bào chỉ bị một lần chiếu xạ và ở đó chỉ với một hạt bức xạ ion hóa cũng đủ phá hủy DNA để

N dD

N = Noexp (-αD) (1.3)

tiêu diệt tế bào Sự tăng nhanh số lần bị gãy khi liều lượng tăng sẽ gây ra sự thay đổi về độ dốc lớn trên đường cong sống sót các tế bào (theo thang logarithm) Vì sợi DNA có khả năng hồi phục sẽ không giống với những gì xảy ra ở mức liều thấp Điều được cho là đúng nữa là hệ số

nhiều hơn, vì vậy sẽ làm giảm khả năng hồi phục của tế bào

1.5.4 Khái ni ệm “4 liều lượng” (4dose- 4d) trong xạ trị

1.5.4.1 S ự hình dung về liều lượng

Các công cụ thể hiện liều lượng là hết sức cần thiết cho việc đảm bảo rằng thể tích khối u đã được bao trùm bởi một sự phân bố liều lượng cao và đồng đều Đã có nhiều cải thiện trong lĩnh vực này bằng việc người ta đã đưa vào nhiều chương trình đồ họa với các góc nhìn khác nhau

về sự phân bố liều lượng trên thể tích bia (tức khối u) Chẳng hạn như phần mềm máy tính về

“hướng nhìn của chùm tia” đã cho phép các bác sĩ điều trị quan sát được sự phân bố liều lượng

và những cấu trúc giải phẫu theo phối cảnh của các chùm tia Các “biểu đồ thể tích lìều lượng”

cho biết thể tích của tổ chức hay thể tích khối u nào đó nhận được từng mức độ của liều lượng Qua đó hiểu được một cách định lượng về những phân bố đó

1.5.4.2 Tính toán li ều lượng

(computer) là đúng liều lượng mà bệnh nhân sẽ nhận được Việc tính toán qua máy tính thường được đơn giản hoá và muốn nhanh chóng Đó là một yêu cầu thực tế, để sao cho nhiều chùm tia

có thể tái tạo vị trí được và tạo ra sự phân bố tối ưu của liều lượng trên vùng thể tích cần quan tâm Phương pháp tính toán của Monte Carlo với các thuật toán tích phân đạt độ chính xác rất cao, song mất nhiều thời gian Phương pháp này sẽ được trở nên thông dụng và thường quy hơn nếu các cấu trúc máy tính phát triển để đáp ứng tốc độ tính toán nhanh hơn Việc tính toán sự phân bố liều lượng cũng như đơn vị MU/cGy chính xác là rất cần thiết để xác định thời gian chiếu xạ tương ứng

1.5.4.3 Ki ểm tra liều lượng

pháp đo liều in vivo đang được phát triển Các kỹ thuật đo liều hiện nay cho phép xác định liều

lượng chiếu vào và liều lối ra trên một tổ chức nào đó (ví dụ dùng kỹ thuật TLD) Sử dụng các

phantom và các kỹ thuật đo liều này đã đem đến phương pháp tốt nhất xác định liều lượng phân

bố trên bệnh nhân Các công cụ kiểm tra hình ảnh thể tích được chiếu xạ và liều lượng phân bố một cách đồng thời (cho phép kiểm tra thể tích bia có được phân bố liều đúng như đã lập kế hoạch hay không)

1.5.4.4 Phân chia li ều lượng

(trong việc thực hiện các mô hình tính toán hiệu quả sinh học như đã trình bày ở trên) Sự hiểu biết về các cách phân chia liều lượng và phát triển các mô hình xác định tính hiệu quả của chúng trong xạ trị đã dẫn đến phương pháp chia nhỏ liều lượng trong điều trị (phân nhỏ liều lượng trên một số buổi chiếu)

Bảng 1.1 Các giới hạn tổng liều gợi ý đối với một số tổ chức, cơ quan của người [12,14]

Ở đây: TD: Tolerance Doses

TD5/5: khả năng có biến chứng sau 5 năm là 5%

TD50/5: khả năng có biến chứng sau 5 năm là 50%

hướng dẫn và được cân nhắc lựa chọn để áp dụng Những tính toán này hiện được dự định để

áp dụng cho tất cả các loại tế bào u Tuy nhiên, có một số điểm khác nhau về sự nhạy cảm bức

xạ của các tế bào u và các tổ chức lành, giữa bệnh nhân này với bệnh nhân khác Có lẽ với những phát triển tiếp sau về các nghiên cứu và thử nghiệm để xác định độ nhạy cảm bức xạ của

tế bào u và tốc độ tăng sinh của chúng cũng như độ nhạy cảm bức xạ của các mô lành, thì các phác đồ điều trị đến một ngày nào đó sẽ có thể điều chỉnh, làm tối ưu hoá cho từng bệnh nhân

cụ thể

1.6 Các thông s ố vật lý trong xạ trị

1.6.1 Đơn vị liều chiếu (MU) và hệ số công suất ra (OPF) của máy [13]

đều được trang bị một bộ đầu đo theo dõi chùm tia được đặt ở đầu máy Đơn vị theo dõi chùm tia được sử dụng là MU (monitor unit) Bằng việc thiết lập sẵn liều phân bố MU, máy gia tốc sẽ

(output factor) thường được sử dụng liên quan đến liều lượng phân bố tại một điểm cụ thể trong

MU chính là đơn vị của liều chiếu phát ra từ máy gia tốc Mối liên hệ giữa liều chiếu và liều hấp thụ (đơn vị là Gy) được quy ước như sau: Giả sử máy gia tốc phát ra liều chiếu là 1MU thì khi đó liều hấp thụ thu được trong phanton nước trên trục của chùm tia tại độ sâu có liều cực đại

trường chiếu là 10x10cm

Hình 1.6 B ố trí hình học chiếu xạ trong việc xác định OPF Với khoảng cách SAD = 100

cm, kí ch thước trường chiếu trong hình (A) là 10 x 10 cm 2 và hình (B) là W x L

Do đó hệ số công suất OPF đưa ra mối quan hệ giữa liều hấp thụ tại điểm liều cực đại trong phantom nước với các kích thước trường chiếu khác nhau

1.6.2 Li ều sâu phần trăm D% (PDD)

(Dmax) trên trục của chùm tia

𝐷𝐷𝑚𝑚𝑚𝑚𝑥𝑥× 100 (1.6)

1.6.3 Phantom [13]

Hình 1.7 Phantom nước

mô phỏng các bộ phận trong cơ thể con người (đầu, thân hoặc toàn bộ cơ thể) Có một số loại

phanton nước (dùng nước làm phantom)

Cơ sở dữ liệu về phân bố liều của các máy gia tốc xạ trị thì hầu hết được đo, quét trong phantom nước Ở đó, liều hấp thụ bức xạ và đặc tính tán xạ xấp xỉ như ở trong cơ và trong mô mềm Một lý do khác để người ta chọn nước làm vật liệu làm phantom là bởi vì nó là vật liệu sẵn có và dễ chế tạo Một hạn chế khi sử dụng phantom nước với buồng ion hóa và các loại đầu

đo khác là ảnh hưởng của nước tới đầu đo trừ khi đầu đo đó được chế tạo chống thấm nước Nếu đầu đo không thể đặt trong nước được thì chúng ta phải sử dụng phantom rắn để đo liều Một phantom lý tưởng là làm bằng vật liệu tương đương mô trong cơ thể con người Nó phải có số nguyên tử, số điện tích trên một gam và mật độ khối lượng giống như trong cơ thể con người Vì thế, người ta hay sử dụng những loại vật liệu cấu tạo từ những nguyên tố nhẹ như

parafin, nhựa tổng hợp (Polystyrene), nước…làm phantom

1.6.4 Đường đồng liều - bản đồ đồng liều

đó rồi tìm những điểm có liều lượng giống nhau, nối chúng lại ta sẽ có một đường

đồng liều mô tả liều lượng trong chùm tia Tập hợp các đườn đồng liều ta có bản đồ đồng liều

Hình 1.8 B ản đồ đường đồng liều

Để vẽ được bản đồ đồng liều trước hết phải đo được liều cực đại, sau đó đo hay tính các giá trị liều lượng còn 90%, 80%, 70%,…tại các độ sâu tương ứng Ta dịch chuyển đầu dò

đồng liều trong cơ thể người thì phải hiệu chỉnh bộ đường cong đồng liều cơ bản

1.6.5 L ọc nêm (wedge)

Lọc nêm là một loại dụng cụ hấp thụ bức xạ được lồng vào chùm tia, làm biến dạng chùm

Hình 1.9 Đường đồng liều trước khi có nêm (a) và sau khi có nêm (b)

liều 50% và tại đểm giao nhau của chúng trên trục trung tâm

1.6.6 Kí ch thước trường chiếu

nguồn Định nghĩa này luôn phù hợp với trường được định nghĩa bởi nguồn sáng đặt ở tâm của nguồn bức xạ

Về phương diện liều hay vật lý, trường chiếu là giới hạn của 50% đường cong liều chuẩn trên một mặt phẳng vuông góc với trục của chùm bức xạ ở một khoảng cách xác định từ nguồn đến bề mặt phantom

Về kích thước, trường chiếu xác định bằng hình học phải bằng với trường chiếu xác định bằng phương pháp đo liều

1.6.7 Kí ch thước vùng bán dạ (vùng nửa tối-penumbra)

Tương tự như chùm ánh sáng, sự giảm liều mà ta quan sát được ở biên chùm tia được gọi là

1.6.7.1.Vùng bán d ạ do kích thước nguồn (vùng bán dạ hình học)

1.6.7.2 Vùng bán d ạ do sự truyền qua collimator:

1.6.8 Mi ền cân bằng điện tích (build-up region)

mật độ vật chất của môi trường tương tác

1.7.Các vùng th ể tích liên quan trong xạ trị [13,16]

Hình 1.11 Các vùng th ể tích liên quan cần xác định

1.7.1 Th ể tích khối u thô (GTV)

Các định nghĩa về thể tích khối u thô và thể tích bia lâm sàng này được dựa trên các nguyên tắc chung về ung thư học và không chỉ giới hạn cho việc áp dụng trong kỹ thuật điều trị bằng chùm tia ngoài Vì vậy, về mặt phẫu thuật, một đường biên an toàn quanh thể tích khối u cần phải được tính sao cho phù hợp với quy định lâm sàng Và điều này cũng phải được hiểu đúng như các khái niệm thể tích bia lâm sàng khi điều trị bằng chùm tia ngoài Cũng như vậy, khi điều trị tia xạ tại chỗ, các thể tích điều trị được xác định và khái niệm thể tích bia lâm sàng là không thay đổi Hơn nữa, khái niệm này còn áp dụng cho phương thức điều trị khác như hoá

chất, điều trị tăng nhiệt hay quang đông (photocuagulation) v.v Các thể tích này là cơ sở của việc chỉ định điều trị và phải được xác định trước khi chỉ định liều lượng

1.7.3 Th ể tích bia lập kế hoạch (PTV)

Thể tích bia lập kế hoạch là một khái niệm hình học và được xác định để lựa chọn kích thước chùm tia cho phù hợp Trong đó cần tính đến hiệu quả cao nhất của tất cả những thay đổi hình học có thể xảy ra, sao cho đảm bảo rằng liều lượng đã chỉ định được phân bố tối ưu bên trong thể tích bia lâm sàng

Để đảm bảo rằng tất cả các mô bên trong thể tích bia lâm sàng nhận được liều lượng đã chỉ định, về nguyên tắc, người ta phải lập kế hoạch để chiếu xạ một thể tích hình học lớn hơn thể tích bia lâm sàng Một cách lý tưởng thì vị trí, kích thước và hình dạng của thể tích bia lâm sàng

và các chùm tia cần có quan hệ tọa độ cố định chung trong một phương và có thể sao chép lại được Tuy nhiên trong thực tế điều này không thể thực hiện được Có thể thấy sự khác nhau trong và giữa các đợt phân chia liều lượng - thời gian từ những yếu tố sau:

hạn sự chứa đầy hay vơi của bàng quang )

3 Những sự khác nhau về tính chất hình học của chùm tia (chẳng hạn kích thước, hướng của (các) chùm tia

có thể trùng với thể tích bia lâm sàng (chẳng hạn những khối u nhỏ trên da, các khối u tuyến yên v.v ) Hay ngược lại, các thể tích lập kế hoạch có thể lớn hơn (chẳng hạn khối u phổi) Thể tích bia lập kế hoạch có thể lớn hơn biên giới giải phẫu bình thường (chẳng hạn nó cần bao gồm cả các phần cấu trúc xương không ảnh hưởng về mặt lâm sàng), hoặc thậm chí còn trải rộng ra ngoài cơ thể bệnh nhân như trong trường hợp điều trị các trường chiếu tiếp tuyến cho ung thư vú

Khi xác định thể tích bia lập kế hoạch đối với thể tích bia lâm sàng đã cho, phải đánh giá hết tầm quan trọng của những sự khác nhau có thể liên quan đến sự phân bố chùm tia đã chọn, cân nhắc thêm về cấu trúc giải phẫu, về việc áp dụng các dụng cụ cố định bệnh nhân v.v

Có một vài cách thức nhận biết thể tích điều trị Trước hết, kích thước, hình dạng của một thể tích điều trị là một thông số hết sức quan trọng Lý do khác là sự tái phát nằm trong thể tích điều trị Nhưng lại nằm ngoài thể tích bia lập kế hoạch có thể coi là một thực tế Sự tái phát bên trong trường chiếu là do không đủ liều lượng đã chỉ định do thể tích đã xác định chưa thích hợp

1.7.5 Th ể tích chiếu xạ (IV)

có nghĩa trong việc liên quan đến tổng liều chịu đựng của các mô lành

Việc so sánh các thể tích điều trị và thể tích chiếu xạ đối với những phân bố chùm tia khác nhau có thể được sử dụng để lựa chọn như một phần của quá trình lập kế hoạch điều trị

1.7.6 Các t ổ chức nguy cấp (OAR)

Các tổ chức nguy cấp là các mô lành, nơi mà độ nhạy cảm tia xạ của chúng có thể ảnh hưởng một cách có ý nghĩa đến việc lập kế hoạch điều trị và liều lượng được chỉ định (chẳng hạn như tuỷ sống, mắt )

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 MÁY GIA T ỐC XẠ TRỊ VARIAN D-2300

2.1.1 C ấu tạo chung của máy gia tốc VARIAN D-2300

Hình 2.1 Máy gia t ốc VARIAN D-2300 [5,10]

2.1.1.1 Sơ đồ khối của máy gia tốc tuyến tính:

Hình 2.2 là sơ đồ khối của một số chức năng chính của tổ hợp máy gia tốc Các mũi tên chỉ sự tương tác của các bộ phận chức năng Các electron sinh ra từ súng điện

Hình 2.2 Sơ đồ khối minh họa các bộ phận khác nhau của máy gia tốc [4]

thống khóa liên động, hệ thống làm nguội, hệ thống chân không v.v

Hình 2.3 : Sơ đồ cấu tạo máy gia tốc tuyến tính dùng trong y tế

2.1.1.2 Sơ đồ chi tiết các bộ phận trong máy gia tốc tuyến tính

Hình 2.4: Sơ đồ mặt cắt một máy gia tốc Varian D-2300 dùng trong xạ trị [10]

Các bộ phận chính của máy gia tốc gồm có:

sóng vi ba phản xạ trở lại từ cấu trúc gia tốc

• Hệ thống làm mát nước: sẽ làm mát các thành phần khác nhau bằng cách giải phóng năng lượng nhiệt và thiết lập sự ổn định nhiệt độ đối với cấu trúc gia tốc

qua ống dẫn sóng

nhằm hội tụ chùm electron trên bia để tạo ra các tia X hoặc sử dụng chùm electron trực tiếp cho điều trị

điều khiển vị trí bệnh nhân trên giường theo ba chiều Hầu hết các giường đều quay quanh trục đứng qua điểm đồng tâm

động mỗi xung bức xạ Nó theo dõi các hoạt động chính của của máy gia tốc, bao gồm cả liều điều trị cho mỗi bệnh nhân Việc điều trị sẽ không thể tiến hành khi các thông số điều trị vượt

2.1.2 Ống dẫn sóng gia tốc

Ống dẫn sóng là cấu trúc kim loại được hút chân không, có dạng ống với mặt cắt của nó hình chữ nhật được sử dụng để truyền sóng vi ba Ống dẫn sóng gia tốc đã được phát triển cho

không mang điện nên không tạo nên sự khuếch đại năng lượng điện tử Do đó, các khoang này chỉ làm việc như các khoang nối ghép và có thể chuyển dịch ra khỏi mép của ống dẫn sóng nên làm giảm đáng kể kích thước ống dẫn sóng (khoảng 50%)

Kích thước đường kính ngoài của một ống gia tốc sóng vào khoảng 15cm (kể cả vỏ chứa nước làm nguội), chiều dài tăng tốc khoảng 1-3 m tùy theo năng lượng của electron

Hình 2.5 Ống dẫn sóng gia tốc sóng đứng [19]

2.1.3 Ngu ồn cung cấp sóng cao tần

Một “van” điều biến tốc độ, gồm khoang tạo thành những bó điện tử, một không gian dẫn

và một bộ bắt electron được gọi là Klystron

Hình 2.6 Sơ đồ của klystron

Klystron hoạt động như một bộ khuếch đại công suất vô tuyến (RF), klystron cũng sử dụng

sự tăng và giảm tốc của electron để tạo ra sóng vi ba với công suất đỉnh từ 5 30 MW Các điện tử tạo ra từ sợi cathode nung nóng và được gia tốc về phía các khoang tiếp đất bằng cách đặt một xung điện áp âm vào cathode Các điện tử được gia tốc đi qua hai khoang cộng hưởng như hình 2.6

Khoang đầu tiên là khoang vào, tạo bó (bunch) electron Khoang này được kích thích bằng một bộ tạo dao động công suất thấp (RF driver) và khoang thứ hai là khoang bẫy electron, khoang này phát ra nguồn RF công suất cao được tạo ra trong klystron

2.1.4 Đầu máy điều trị

Hình 2.7: Đầu điều trị của một máy gia tốc tuyến tính

bia tia X có thể rút vào, các bộ lọc phẳng chùm tia và các cuộn lái chùm tia electron, các collimator sơ cấp và thứ cấp thích hợp, các buồng ion hóa cho phép truyền qua, đèn xác định trường chiếu, một bộ đo xa, các nêm có thể lắp vào tùy mục đích sử dụng và một collimator đa

lá tùy chọn Các chùm electron điều trị được tạo ra từ việc thu bia vào và bộ lọc phẳng từ chùm tia hình bút chì Các applicator được dùng để định dạng chùm tia

chùm photon và (b) chùm electron Mỗi năng lượng chùm photon hay electron đều có sự kết hợp giữa bộ lọc phẳng chùm tia của nó và bộ lọc tán xạ tương ứng

Các collimator sơ cấp hạn chế kích thước trường cực đại đối với xạ trị dùng chùm tia X Kích thước trường điều trị được xác định bởi collimator thứ cấp, collimator này gồm bốn khối kim loại dày, thường được làm từ vonfram

Buồng ion hóa cho phép bức xạ truyền qua được sử dụng để theo dõi đầu ra của chùm tia bức xạ cũng như sự bằng phẳng chùm tia xuyên tâm hoặc nằm ngang

Hình 2.8 Sơ đồ các thành phần chính trong đầu điều trị máy gia tốc tuyến tính y tế: (a) đối với chùm photon với bia và bộ lọc phẳng chùm tia; (b) đối với chùm electron với lá tán xạ trong

chùm tia [10]

2.1.4.1 Bia tia –X

mức năng lượng cho trước của electron thì phổ phát xạ photon (tia -X) phụ thuộc vào số nguyên

tử và bề dày của bia Năng lượng trung bình của photon sẽ lớn hơn trong trường hợp bia mỏng,

vì năng lượng trung bình của electron tương tác do bức xạ hãm sẽ lớn hơn trong bia có độ dày lớn hơn, song suất liều của chùm tia –X lại nhỏ hơn Bằng những thí nghiệm của các nhà

nghiên cứu đã đưa ra rằng, đối với các mức năng lượng 10 MeV thì một bia dày làm bằng Vonfram sẽ cho phép tạo ra chùm tia -X hiệu suất cao nhất

2.1.4.2 H ệ thống kiểm soát liều lượng

Hệ thống kiểm soát liều lượng của máy gia tốc tuyến tính gồm hai hệ thống MU1 và MU2

tán xạ và collimator thứ cấp (minh họa hình 2.8) Cấu tạo của buồng ion hóa trong máy gia tốc được minh họa ở hình 2.9

Hình 2.9 Buồng ion hóa theo dõi chùm tia

(a) mặt cắt tròn qua một buồng theo dõi (b) một mặt cắt pháp tuyến với (a) minh họa cách sắp đặt cho hệ thống được kín khí (c) một cách sắp xếp đa tấm (d) một tấm được chia thành các cung để lấy mẫu các vùng khác nhau của trường bức xạ

Để an toàn cho bệnh nhân, hệ thống đo liều máy gia tốc tuyến tính thường gồm buồng ion hóa kép (hai kênh) với nguồn cấp hoàn toàn độc lập và điện kế đọc ra Nếu buồng ion hóa thứ nhất bị hỏng trong quá trình điều trị bệnh nhân thì buồng ion hóa hai sẽ đo bức xạ Trong trường hợp hai buồng ion hóa hỏng cùng lúc bộ định thời của máy gia tốc sẽ ngắt nguồn ngay lập tức khi sự quá liều dù rất nhỏ

Ngoài việc kiểm soát liều lượng theo đơn vị MU, hệ thống theo dõi liều còn giám sát chất lượng chùm tia như độ bằng phẳng và tính đối xứng cũng như suất liều của nó

2.1.5 Nguyên lý ho ạt động của máy gia tốc Varian D2300

được điều biến thành các xung rồi truyền vào buồng gia tốc Buồng gia tốc là ống dẫn sóng mà trong đó năng lượng dùng để gia tốc các electron được lấy từ bộ phát sóng cao tần (có tần số khoảng 3000 MHz), buồng gia tốc sử dụng sóng dừng Bức xạ vi sóng được cấp vào dưới dạng

từ bộ điều chế xung tới máy phát vi sóng

sao cho các electron này có vận tốc cao được truyền vào ống dẫn sóng gia tốc cùng một thời điểm với xung vào của nguồn phát xung để tạo ra sự cộng hưởng Hệ thống ống dẫn sóng gia tốc và súng electron được hút chân không dưới áp suất thấp, để electron chuyển động tự do, tránh va chạm với các phân tử khí suốt dọc chiều dài chuyển động (chính giai đoạn này các electron tạo thành các xung) Năng lượng mà các electron có được từ nguồn cung cấp sóng cao tần trong ống dẫn sóng tùy thuộc vào biên độ của điện trường, có nghĩa là phụ thuộc vào công

chỉnh suất ra cho máy)

Chùm electron được tăng tốc có xu hướng phân kì một phần do lực tương tác Culông Tuy nhiên sự phân kì này được khắc phục bằng cách sử dụng một từ trường hội tụ đồng trục Từ trường này do các cuộn dây quấn quanh ống gia tốc cung cấp, đương nhiên phải đồng trục với ống dẫn sóng gia tốc Ngoài ra còn có các cuộn lái chùm tia phụ (Steering), được sử dụng để dẫn chùm electron sao cho khi xuất hiện từ ống gia tốc, chúng sẽ chuyển động theo đúng hướng

và vị trí yêu cầu Khi máy ở chế độ phát photon thì chùm electron (đã được gia tốc tới năng lượng đủ lớn) sẽ được hướng vào một bia làm bằng vật liệu có số nguyên tử lớn Tại đây các electron bị hãm lại và phát ra photon dưới dạng hiệu ứng phát bức xạ hãm Chùm bức xạ này được định dạng ngay trong đầu máy điều trị rồi sau đó được sử dụng điều trị bệnh cho bệnh nhân Để tạo hình dạng cho chùm bức xạ trong điều trị người ta sử dụng các ống chuẩn trực; nó