KHÓA LUẬN ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KIỂM TRA LIỀU LƯỢNG HÀNG NGÀYCỦA MÁY XẠ TRỊ GIA TỐC PRECISE ELEKTA TẠI BỆNH VIỆN UNG BƯỚU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Máy xạ trị gia tốc Presice Elekta sử dụng 2 loại bức xạ để điều trị là chùm electron và chùm photon: - Chùm photon có 1 mức năng lượng 6 MV để điều trị các khối u nằm sâu trong cơ thể..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN

NGUYỄN KHẮC SƠN

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KIỂM TRA LIỀU LƯỢNG HÀNG NGÀY

CỦA MÁY XẠ TRỊ GIA TỐC PRECISE ELEKTA

TẠI BỆNH VIỆN UNG BƯỚU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ HẠT NHÂN

TP HỒ CHÍ MINH, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA KỸ THUẬT HẠT NHÂN

NGUYỄN KHẮC SƠN - 1510406

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KIỂM TRA LIỀU LƯỢNG HANGF NGÀY

CỦA MÁY XẠ TRỊ GIA TỐC PRECISE ELEKTA

TẠI BỆNH VIỆN UNG BƯỚU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1: PGS TS NGUYỄN AN SƠN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 2: KỸ SƯ NGÔ TRUNG NGHĨA

KHÓA 2015-2020

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp

đỡ tận tình chỉ bảo của các thầy cô trường Đại học Đà Lạt và các anh chị tại Bệnh việnUng Bướu Tp Hồ Chí Minh

Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến Phó Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn AnSơn và Kỹ sư Ngô Trung Nghĩa, những người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và truyềnđạt những kiến thức quý báu để giúp tôi thực hiện khóa luận

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Kỹ sư Nguyễn Trung Hiếu và toàn bộ cácanh chị Kỹ sư Vật lý tại khoa Kỹ thuật Phóng xạ thuộc bệnh viện Ung Bướu Tp Hồ ChíMinh đã luôn giúp đỡ,tạo mọi điều kiện cho tôi có thể tiếp cận những thiết bị hiện đại và

kỹ thuật tiên tiến để thực hiện khóa luận

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Đà Lạt, đặc biệt là quýthầy cô khoa Kỹ thuật Hạt nhân đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi có mộtnền tảng kiến thức vững chắc để thực hiện đề tài này

Đồng thời, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình đã luôn ở bên, tạo mọi điều kiện tốtnhất cho tôi Tôi cũng cảm ơn các bạn lớp Kỹ thuật Hạt nhân khóa 39 đã đồng hành cùngtôi trong những năm học đã qua, giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Chân thành cảm ơn

NGUYỄN KHẮC SƠN

MỤC LỤC

BẢNG KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU

Ngày nay, ung thư là một căn bệnh cực kỳ nguy hiểm Theo

tổ chức Ung thư Mỹ công bố vào năm 2007 thì có khoảng 7,6triệu người chết vì ung thư Ngoài ra có 12 triệu người mang cănbệnh Ung thư trên toàn thế giới Tại Việt Nam, theo nghiên cứucủa Giáo sư Nguyễn Bá Đức thì ung thư vẫn là nguyên nhân hàngđầu gây tử vong Mỗi năm có khoảng 150 000 người mắc bệnhung thư mới và khoảng 75 000 người tử vong

Các phương pháp điều trị ung thư thường dùng là phẫuthuật, hóa trị, xạ trị,… hoặc kết hợp ít nhất 2 phương pháp trênvới nhau Trong xạ trị, tế bào ung thư bị tiêu diệt bởi các chùmbức xạ mang năng lượng cao như chùm photon hay electron Đểtạo tạo ra các chùm tia này, máy gia tốc tuyến tính được sử dụngrất phổ biến Một trong số những máy gia tốc tuyến tính thôngdụng nhất tại Việt Nam là máy gia tốc Precise Elekta

Để việc điều trị đạt hiệu quả cao thì liều điều trị cho bệnhnhân phát ra từ máy xạ trị gia tốc phải được đảm bảo đúng vớiliều được tính trong kế hoạch điều trị Nếu liều phát ra từ máy xạtrị gia tốc không được kiểm soát, thì bệnh nhân sẽ phải nhận liềucao hơn hoặc thấp hơn so với kế hoạch Dựa trên một số nghiêncứu[1-2] từ xác suất kiểm soát khối u (TCP) và xác suất biếnchứng mô lành (NTCP) đã kết luận rằng sự sai lệch về liều từ 7 %đến 10 % có thể dẫn đến hiệu ứng lâm sàng trên các khối u và

mô lành[3] Theo khuyến cáo của Hiệp hội Vật lý Y khoa Hoa Kỳ(AAPM) ngưỡng sai lệch giới hạn là 3 % [4] Do đó, việc đo liềucho máy xạ trị gia tốc là một quy trình quan trọng mà các kỹ sưvật lý y khoa luôn phải thực hiện đều đặn mỗi ngày trước khi sửdụng máy điều trị cho bệnh nhân Công việc này sẽ đảm bảo liềuphát ra từ máy luôn nằm trong khoảng sai số cho phép Nếu liều

lượng vượt quá ngưỡng sai số này thì máy sẽ không được phép sửdụng để điều trị cho đến khi nó được hiệu chỉnh lại

Khóa luận này sẽ tìm hiểu về quy trình đo đạc liều lượnghằng ngày cho máy gia tốc Precise Elekta tại Bệnh viện Ung bướuThành phố Hồ Chí Minh Trên cơ sở đó, khóa luận sẽ tiến hành đánhgiá kết quả việc kiểm tra liều lượng mỗi sáng của máy xạ trị gia tốc Precise Elektatại bệnh viện Ung Bướu thành phố Hồ Chí Minh

Trước hết để đánh giá được kết quả việc kiểm tra liều lượng mỗi sáng củamáy xạ trị gia tốc Precise Elekta cần phải tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt độngcủa máy gia tốc Precise Elekta, các lý thuyết đo liều cũng như thiết bị đo liềuDaily QA3 Sau đó sẽ tìm hiểu quy trình đo liều mỗi sáng với thiết bị Daily QA3cho máy gia tốc Precise Elekta, tìm hiểu hướng khắc phục khi sai lệch liều vượtquá giới hạn cho phép, ghi chép số liệu thực nghiệm Cuối cùng là đánh giá đánhgiá kết quả liều lượng, đưa ra nhận xét

Với mục đích nêu trên, nội dung khóa luận được bố cục như sau:

Chương 1: Tổng quan về máy xạ trị gia tốc Precise Elekta

Chương 2: Thiết bị Daily QA3 và phương pháp đo liều

Chương 3: Kết quả, đánh giá

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong thời gian thực hiện khóa luận nhưngkhông thể tránh được những sai sót Kính mong nhận được ý kiến đóng góp củacác thầy cô để bài khóa luận được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY XẠ TRỊ GIA TỐC PRECISE ELEKTA

Xạ trị là sử dụng các chùm tia bức xạ để tiêu diệt các tế bào ung thư và hạn chếảnh hưởng của chùm tia đến các cơ quan lành xung quanh Để có thể tạo ra các chùm tiabức xạ có ý nghĩa trong xạ trị này, máy gia tốc sẽ được sử dụng

Máy xạ trị gia tốc Presice Elekta sử dụng 2 loại bức xạ để điều trị là chùm electron

và chùm photon:

- Chùm photon có 1 mức năng lượng 6 MV để điều trị các khối u nằm sâu trong

cơ thể Chùm photon thường được sử dụng kết hợp nhiều trường chiếu để đạthiệu quả tối ưu nhất

- Chùm electron có 4 mức năng lượng 6, 9, 12, 15 MeV để điều trị các khối unông gần bề mặt da cơ thể hay kết hợp với chùm photon để điều trị Ví dụ nhưtrong xạ bổ túc đầu cổ ( Khi liều xạ cần thiết là 70 Gy, mà tủy sống chịu đượctối đa chỉ 45 Gy thì chia ra làm 2 đợt xạ Đợt 1, xạ với chùm photon 40 Gy.Đợt 2, Xạ 30 Gy kết hợp chùm photon phía trước và chùm electron phía sausao cho tủy sống không nhận thêm liều)

Hình 1.1 Máy xạ trị gia tốc Prisice Elekta1.1 Nguyên lý cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo đơn giản của máy xạ trị gia tốc Precise Elekta như hình 1.2:

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo1.1.1 Magnetron

Magnetron là một thiết bị phát sóng cao tần (RF) được sử dụng trong máy xạ trịgia tốc Presice Elekta Cấu tạo gồm một cathode hình trụ ở giữa, một anode đồng tâm vớicathode có khoét các hốc cộng hưởng, một hệ nam châm nằm ở 2 đầu cathode và anode

Hình 1.3 Cấu tạo magnetronCác xung điện áp làm nóng cathode Các electron thoát ra khỏi cathode, bị hút về phía anode là khối đồng tâm với cathode có khoét các lỗ cộng hưởng Một từ trường song

song trục cathode được tạo ra làm các electron đi theo quỹ đạo cong Khi từ trường đủ lớn, các electron quét qua anode trước khi trở lại cathode Khi đó, có hai điều xảy ra Một

là, dòng điện cảm ứng được thiết lập trong các hốc anode từ đó tạo ra sóng RF Thứ hai, electron quay trở lại sẽ giải phóng nhiều electron hơn bởi phát xạ thứ cấp, điều này buộc phải giảm nhiệt độ cathode Sóng RF sẽ được trích ra qua glass dome

1.1.2 Ống dẫn sóng

Ống dẫn sóng có chức năng truyền sóng RF từ magnetron đến ống gia tốc Ốngđược làm bằng đồng, bên trong chứa đầy chất điện môi sulfur hexafluoride để ngăn hiệntượng phóng điện xảy ra trong ống

Hình 1.4 Ống dẫn sóng1.1.3 Súng electron

Súng electron có nhiệm vụ tạo ra electron để đưa vào ống gia tốc Các electronđược tạo ra theo nguyên lý bức xạ nhiệt bằng cách đốt nóng cathode bởi một xung điện

áp Trước khi đi vào ống gia tốc, chùm electron bị nén thành những xung rất ngắn gọi làmicropluse Ban đầu chùm electron được tạo ra hầu như liên tục nhưng do sóng RF tácdụng lên từng electron khác nhau tạo thành từng bó

Hình 1.5 Súng electron1.1.4 Ống gia tốc

Ống gia tốc sử dụng trong các máy xạ trị gia tốc Presice Elekta là ống gia tốc sóngchạy Nó có cấu tạo là một khối hình trụ được hút chân không, bên trong gồm các đĩađồng được đặt cách nhau một khoảng cách nhất định phụ thuộc vào tần số của sóng RF.Sóng RF được đưa vào cùng vị trí với lối vào chùm electron

Hình 1.6 Ống gia tốc sóng chạy1.1.5 Hệ thống ống dẫn và hội tụ chùm tia

Trong quá trình gia tốc thì chùm electron bị phân kỳ do bản thân sóng RF tồn tại

độ lệch xuyên tâm và lực đẩy coloumb giữa các electron cùng điện tích Nó có thể dẫnđến làm giảm chùm tia và hư hỏng cấu trúc ống gia tốc Do đó,các cuộn từ trường được

bố trí xunh quanh ống gia tốc giúp chùm electron hội tụ và ổn định suất liều lối ra

1.1.6 Hệ thống từ trường uốn

Các electron chuyển động trong từ trường sẽ bị uốn cong theo quỹ đạo phụ thuộcvào năng lượng của chúng Hệ thống từ trường uốn có chức năng làm hẹp phổ năng

lượng, hội tụ và hướng chùm electron đi thẳng theo trục trung tâm do chùm electron khi

ra khỏi ống gia tốc có phổ năng lượng rộng Máy xạ trị gia tốc Presice Elekta sử dụng hệ

từ trường uốn slalom bend như hình 1.7

Hình 1.7 Hệ từ trường uốn slalom bendCác electron sẽ đi qua 3 giai đoạn Giai đoạn thứ nhất làm lệch electron 450 vàđóng vai trò như một phổ kế Các electron có năng lượng lớn hơn sẽ bị lệch một góc nhỏhơn 450, các electron có năng lượng nhỏ hơn sẽ bị lệch một góc lớn hơn 450, nhữngelectron này sẽ bị lại tại cửa sổ S Sau đó các electron sẽ được đi qua giai đoạn thứ 2 làmlệch 450 nhưng theo hướng ngược lại Trong quá trình này, các eleclectron bắt đầu hội tụ.Giai đoạn uốn cuối cùng với một góc 112.50 sẽ hoàn thành việc hội tụ năng lượng

1.1.7 Bia tia X

Tia X được tạo ra bởi bức xạ hãm từ một chùm electron đập vào bia kim loại có sốnguyên tử cao (cường độ tương đối của bức xạ hãm phụ thuộc tương đối vào số nguyêntử), nhiệt độ nóng chảy cao (hiệu suất của quá trình này chỉ đạt khoảng 5%, 95% còn lạibiến đổi thành nhiệt năng), thường là vonfram hoặc hợp kim vonfram-đồng Bia kim loạiđược tải bớt nhiệt bởi hệ thống làm mát bằng nước

1.1.8 Hệ thống định dạng chùm tia ( collimator )

Chùm bức xạ phải được hạn chế theo cách nào đó để đảm bảo rằng các cơ quanlành bị chiếu xạ không đáng kể Collimator là thiết bị dùng để xác định trường chiếu,kích cỡ khe hở của collimator trong máy thì rất nhỏ Độ dày của vật liệu che chắn làmbằng hợp kim pha chì và những kim loại khác Mỗi collimator đều được gắn trong đầumáy, gồm các loại như collimator đối xứng, collimator độc lập, collimator đa lá

Hình 1.8 Hệ thống định dạng chùm tia[5]

1.1.9 Bàn điều trị

Bàn điều trị với 4 chiều có tích hợp hệ thống điều khiển cho phép:

- Vertical: Nâng lên, hạ xuống

- Lateral: Qua trái, qua phải

- Long: Tiến, lùi về thân máy

Các electron chịu tác dụng của sóng RF trong đó thành phần điện trường chạy dọctheo trục của ống gia tốc Năng lượng mà chúng đạt được bằng tích eEd của điện tích e,điện trường E và quãng chạy d dưới tác dụng điện trường Việc gia tốc các electron đếnnăng lượng rất cao là do các electron cưỡi lên sóng RF Hệ thống ống gia tốc sẽ được hútchân không để các electron không bị va chạm với phân tử khí Trong ống gia tốc chùm tia

sẽ không bị phân kỳ do có hệ thống các cuộn từ trường giúp hội tụ chùm tia và ổn địnhsuất liều.[6]

Chùm electron ra khỏi ống gia tốc sẽ đi qua hệ từ trường uốn để chọn lựa mứcnăng lượng phù hợp với mục đích điều trị và trùng khớp với trục chính của hệ định dạngchùm tia

Hầu hết các máy gia tốc hiện nay đều có 2 chế độ là chế độ phát electron và chế độphát photon Về mặt cơ khí, máy được chế tạo linh hoạt thay đổi chế độ phát tia sao chophù hợp với mục đích điều trị

Khi máy ở chế độ phát electron, chùm electron được đưa vào đầu máy điều trị.Lúc này cường độ chùm electron tập trung cao ở tâm và có tiết diện hẹp Để cường độchùm tia được đồng nhất, đồng đều thì người ta cho chùm electron đi qua một lá tán xạ sơcấp mỏng và bộ lọc Hình dạng và kích thước chùm tia được định dạng bởi hệ collimator

sơ cấp và collimator thứ cấp Buồng ion hóa giúp kiểm soát liều lượng

Khi máy ở chế độ phát tia X thì chùm electron sau khi ra khỏi từ trường uốn sẽđược cho đập vào bia tia X Chùm tia X sinh ra từ bia có cường độ tập trung cao tại trụcchính của chùm tia và được đồng nhất cường độ bằng bộ lọc và bộ bù trừ Hệ collimator

sơ cấp có tác dụng gom chùm tia và hạn chế tán xạ Hệ collimator thứ cấp giúp định dạngtrường chiếu và buồng ion hóa dùng để kiểm soát liều lượng

Cùng với hệ thống cơ khí chuyển động linhh hoạt, là hệ thống đảm bảo an toàn vớimột chuỗi khóa liên động điện, nhiệt độ, áp suất, kiểm soát liều lượng giúp cho mục đíchđiều trị hoàn hảo nhất có thể

2

CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ DAILY QA3 - PHƯƠNG PHÁP ĐO LIỀU – NGƯỠNG

LIỀU GIỚI HẠN

2.1 Giới thiệu về thiết bị Daily QA3

Daily QA3 là một thiết bị kiểm soát thông số đầu ra của máy giatốc của hãng Sun Nuclear thuộc Hoa Kỳ Nó có cấu tạo nhỏ gọn, khôngchỉ kiểm tra về liều lượng, Daily QA3 còn có thể kiểm tra năng lượng,

độ phẳng, độ đối xứng, độ ổn định trường bức xạ Không những vậy,Daily QA3 cũng có thể kiểm tra cơ khí đơn giản như kích thước trườngchiếu, laser, thước chỉ thị khoảng cách quang học,… Với khả năng kiểmtra được nhiều tiêu chí nhưng lại chỉ có cấu tạo nhỏ gọn đã tạo đượckhá nhiều thuận lợi cho kỹ sư vật lý y khoa trong việc kiểm tra máy giatốc

Việc kiểm tra liều lượng mỗi sáng đòi hỏi phải được thực hiệnnhanh chóng để kịp tiến độ xạ trị cho bệnh nhân, Daily QA3 đáp ứngtốt yêu cầu này Nó không yêu cầu warn-up trước, không yêu cầu build-

up hoặc dịch chuyển vị trí, bổ chính nhiệt độ và áp suất một cách tựđộng, vận hành 2 bước đơn giản là khởi động và ghi nhân Daily QA3còn được tích hợp cả buồng ion hóa và diode cho hiệu quả tối ưu nhất

Thiết bị daily QA3 được mô tả trong hình 2.1 và bao gồm một số bộ phận sau:

- Bảng đầu dò, đây được xem là bộ phận quan trọng nhất của thiết bị, nó đượctích hợp 13 buồng ion hóa bao gồm 1 buồng đo trung tâm, 4 buồng đoelectron, 4 buồng đo tia X, 4 buồng đo sơ cấp và 12 diode kiểm tra trườngsáng Các đầu dò được phân bố như trong hình 2.2

- Bộ nguồn cung cấp năng lượng,

- Hệ thống trạm cơ sở không dây hoặc kết nối trực tiếp bằng dây cáp,

- Bộ truyền dữ liệu nguồn,

- Dây cáp kết nối,

- Máy tính chuyên dụng

Hình 2.1 Hệ thiết bị Daily QA3

Hình 2.2 Phân bố hệ thống detectorKết quả thu nhận được là các dữ liệu về liều lượng, năng lượng, độ phẳng,

độ đối xứng,… được hiển thị qua:

 Results: hiển thị các kết quả cuối cùng của phép đo

 Baseline: Kết quả đo lần đầu tiên được dùng làm dữ liệu cơ sở, dùng để so sánhvới các lần đo tiếp theo

 Diff: hiển thị giá trị khác biệt giữa kết quả đo vừa thực hiện với dữ liệu cơ sở.

 Warn: hiển thị ngưỡng cảnh báo đã thiết lập cho kế hoạch tiêu chuẩn

 Fail: hiển thị giá trị khác biệt tối đa đã thiết lập cho kế hoạch tiêu chuẩn

 Dose: liều lượng tại buồng ion hóa trung tâm

 AxSym: phần trăm đối xứng dọc

 TrSym: phần trăm đối xứng ngang

 QAFlat: độ phẳng

 e-Energy: phần trăm năng lương electron thay đổi

 X-Energy: phần trăm năng lương photon thay đổi

 Xsize, Xshit, Ysize, Yshit: Sự phù hợp trường sáng

Hình 2.3 Hiển thị kết quả đoCác thông số kỹ thuật của thiết bị được cho trong phụ lục 3[7]

Về mặt liều lượng, Daily QA3 hoạt động theo nguyên tắc thu nhận tín hiệu điệntích Vì vậy để bắt đầu làm việc với Daily QA3 chúng ta cần phải hiệu chuẩn thiết bị để

nó có thể chuyển đổi từ tín hiệu điện tích sang liều lượng.Để thực hiện viêc hiệu chuẩnnày cần có bộ dữ liệu được thu thập từ việc đo liều hấp thụ trong nước theo chuẩnTRS398 của IAEA Quy trình này sẽ được trình bày trong mục 2.2 và 2.3

2.2 Đo liều hấp thụ trong nước theo tiêu chuẩn TRS398 của IAEA

Có 2 loại buồng ion hóa thường được sử dụng để đo liều theo tiêu chuẩn TRS398của IAEA là buồng ion hóa phẳng và buồng ion hóa hình trụ

Hình 2.4 Buồng ion hóa phẳng và buồng ion hóa hình trụ2.2.1 Hệ số chuẩn buồng ion hóa[8]

Để thực hiện quy trình đo liều hấp thụ trong nước TRS 398 thì buồng ion hóa phảiđược hiệu chuẩn bởi một phòng thí nghiệm sơ cấp hoặc thứ cấp Việc này được tiến hànhvới chùm tia tham chiếu từ nguồn Co60 và được thực hiện như sau:

- Xác định giá trị liều hấp thụ trong nước của chùm tia gamma phát ra từ nguồn

Co60 trong điều kiện chuẩn với buồng ion hóa chuẩn của phòng thí nghiệm

- Đưa buồng ion hóa cần hiệu chuẩn vào trong cùng điều kiện trên để xác địnhgiá trị điện tích

- Hệ số hiệu chuẩn buồng ion hóa được xác định theo công thức (1):

(1)Bảng 2.1 Điều kiện chuẩn buồng ion hóa[8]

Đại lượng ảnh hưởng Giá trị chuẩn

Vật liệu phantom Nước

Kích thước phantom 30cm x 30cm x 30cm

Khoảng cách từ nguồn đến buồng 100cm

ion hóa

Nhiệt độ không khí 200C

Áp suất không khí 101.3kPa

Điểm quy chiếu của buồng ion

hóa

Hình trụ: Điểm quy chiếu nằmtrên trục trung tâm, tại vị trí tâmcủa thể tích hốc khí

Phẳng: Điểm quy chiếu nằm giữabuồng ion hóa và bên trong cửasổ

Độ sâu tham chiếu buồng ion hóa 5g/cm2

Kích thước trường chiếu ở vị trí

tham chiếu 10cm x 10cm

Độ ẩm tương đối 50%

2.2.2 Hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia

Chùm tia tham chiếu chất lượng của nguồn Co60 tại phòng thí nghiệm hiệu chuẩnkhác với chùm tia chất lượng được sử dụng tại các cơ sở Hệ số hiệu chỉnh chất lượngchùm tia được xác định theo công thức (2)[8]:

(2)

Lý tưởng nhất, hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia nên được đo trực tiếp chomỗi loại buồng ion hóa với chất lượng tương tự chất lượng chùm tia người dùng Thực tế,chất lượng chùm tia người dùng không có ở phòng thí nghiệm nên không thể đo được

Do đó hệ số được tính toán dựa vào lý thuyết Bragg – Gray theo công thức (3)[8]:

(3)Trong đó:

- , tương ứng là tỉ số năng suất hãm giữa nước và không khí khi sử dụng chùm tia

có chất lượng Q, Qo

- , tương ứng là năng lượng để tạo ra một cặp ion khi sử dụng chùm tia có chấtlượng ,

- tương ứng là hệ số hiệu chỉnh nhiễu loạn buồng đo

Đối với chùm photon và electron được hiệu chuẩn bởi chùm tia tham chiếu từnguồn Co60 thì hệ số được ký hiệu là . Tại các cơ sở khi tiến hành đo liều cho chùmphoton và electron thì IAEA khuyến cáo xác định hệ số thông qua phép đo thực nghiệm,

cụ thể như sau:

2.2.2.1 Đối với chùm photon

Hệ số được xác định thông qua giá trị được định nghĩa là tỷ số mô phantom hay

tỉ số liều trên trục trung tâm ở độ sâu z = 20 cm và z = 10 cm trong nước ở điều kiệnchuẩn

Bảng 2.2 Điều kiện xác định [8]

Đại lượng ảnh hưởng Giá trị chuẩn

Vật liệu phantom Nước

Loại buồng ion hóa Hình trụ hoặc phẳng

Khoảng cách từ nguồn đến buồng

Phẳng: Điểm quy chiếu nằm giữabuồng ion hóa và bên trong cửasổ

Độ sâu tham chiếu buồng ion hóa Tại độ sâu tham chiếu chuẩn zref

Kích thước trường chiếu ở vị trí

tham chiếu 10cm x 10cm

Độ sâu cho phép đo 10g/cm2 và 20 g/cm2

có thể được đo trực tiếp hay thông qua tính toán từ đại lượng hay theo công thức(4) hoặc (5) [8]:

(4)(5)

2.2.2.2 Đối với chùm electron

Hệ số cho chùm electron được xác định thông qua giá trị (g/cm2) được định nghĩa

là giá trị điện tích ở độ sâu mà liều hấp thụ bằng 50% giá trị liều hấp thụ cực đại ở độsâu không thể đo trực tiếp mà phải xác định thông qua ,ion là giá trị điện tích thô đođược tại khoảng cách liều hấp thụ bằng 50% liều hấp thụ cực đại ở độ sâu trong nước.được tiến hành đo với kích thước trường chiếu 10 cm x 10 cm ở bề mặt phantom, khoảngcách từ nguồn đến bề mặt phantom SSD là 100 cm Khi đó liên hệ với theo công thức(6) hoặc 7 [8]:

( với ≤ 10 g/cm2) (6) ( với > 10 g/cm2) (7)Sau khi xác định được giá trị thì tùy thuộc vào loại buồng ion hóa sử dụng mà hệ

số cho chùm electron sẽ có giá trị khác nhau Bảng các giá trị xác định theo hệ số chomột số loại buồng ion hóa thông dụng được cho trong Phụ lục 2[8]

2.2.3 Hệ số hiệu chỉnh giá trị điện tích

Hệ số hiệu chỉnh giá trị điện tích MQ được xác định thông qua giá trị điện tích thô

Mraw trên màn hình electrometer và cần được hiệu chỉnh thông qua những đại lượng kT,P,

kpol, ks, kelec, được cho bởi công thức (8) [8]:

MQ = Mraw kT,P kpol ks kelec (8)Trong đó:

- kT,P là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, áp suất được cho bởi công thức (9) [8]:

(9)

 T và P là nhiệt độ và áp suất của hốc khí ở thời điểm đo;

 T0 và P0 là nhiệt độ và áp suất chuẩn (101,3 kPa và 200C)

- kpol hệ số hiệu chỉnh sự phân cực buồng ion hóa được cho bởi công thức (10)[8]:

(10)

 M+, M- là giá trị điện tích electromter ghi khi phân cực là dương hay âm

 M là giá trị điện tích electrometer ghi được ứng với cách phân cực thôngthường (dương hoặc âm)

- ks hệ số hiệu chỉnh sự tái hợp ion được cho bởi công thức (11) [8]:

(11)

 M1 và M2 lần lượt là giá trị điện tích tương ứng với các điện thế V1 và V2

trong cùng một điều kiện phát tia, V1 là điện thế được sử dụng khi đo liều, V2 làđiện thế thấp hơn ở mức lý tưởng, sao cho V1⁄V2 ≥ 2

 Các hệ số được cho trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Hệ số [9]

V1/V2 Bức xạ dạng xung Bức xạ dạng xung quét

2.2.4 Xác định giá trị liều hấp thụ trong nước tại độ sâu chuẩn

Từ hệ số định chuẩn được cung cấp bởi các phòng thí nghiệm chuẩn (sơ cấp hoặcthứ cấp) và các hệ số , MQ, ta xác định được giá trị liều hấp thụ ở độ sâu chuẩn zref trongnước theo công thức (12) có đơn vị là cGy/MU[8] :

(12)2.2.5 Xác định giá trị liều hấp thụ trong nước tại độ sâu cực đại

Từ giá trị liều hấp thụ trong nước tại độ sâu chuẩn , thông qua tỉ số liều sâu phầntrăm ta có thể xác định giá trị liều hấp thụ trong nước tại độ sâu cực đại theo công thưc(13) có đơn vị là cGy/MU[8] :

(13)2.2.6 Sai số của phép đo liều hấp thụ

Giá trị liều hấp thụ bao gồm 2 phần:

- Phần 1: Sai số của khi định chuẩn buồng ion hóa ở phòng thí nghiệm chuẩn

- Phần 2: Sai số khi thực hiện phép đo liều: Sai số của giá trị điện tích MQ và sai

số của hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia người dùng sử dụng Q so với cùmtia chất lượng chuẩn Q0

Nếu xem giá trị đo được trong phần 1 là P1 và có sai số là u1, giá

phần 2 là P2 và có sai số là u1thì sai số kết hợp u của hai phần cho giá

cực đại tại độ sâu cực đại P được tính theo công thức (14)

(14)

2.3 Hiệu chuẩn và tạo dữ liệu cơ sở cho thiết bị Daily QA3

2.3.1 Hiệu chuẩn nhiệt độ, áp suất

Hiệu chuẩn nhiệt độ áp suất có được từ các cảm biến nhiệt độ và áp suất trongthiết bị Daily QA có ảnh hưởng trực tiếp đến các phép đo đầu ra, do đó ảnh hưởng đến hệ

số hiệu chỉnh liều của buồng trục trung tâm (CAX) Khi phần mềm Daily QA 3 đượcnâng cấp lên phiên bản 2.5, các cảm biến nhiệt độ và áp suất cho mỗi thiết bị Daily QA 3phải được hiệu chỉnh bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn nhiệt độ và áp suất của bạn làmtham chiếu Các tiêu chuẩn tham chiếu này phải giống như các tiêu chuẩn được sử dụng

để hiệu chuẩn liều, do đó cho phép một máy tính tương tác trong tương lai với tiêu chuẩn

đo liều của bạn Bất kỳ dụng cụ Daily QA 3 mới hoặc thay thế nào cũng phải được hiệuchuẩn về nhiệt độ và áp suất trước khi hiệu chỉnh đáp ứng liều tuyệt đối[7]

2.3.2 Hiệu chuẩn liều tuyệt đối

2.3.2.1 Hiệu chuẩn liều tuyệt đối bằng phantom nước theo tiêu chuẩn TRS398 của

IAEA

Hiệu chuẩn liêù tuyệt đối bằng phantom nước sẽ được thực hiện theo tiêu chuẩnTRS398 của IAEA như đã trình bày ở phần 2.1 Để minh họa cho việc chuẩn liều này, kếtquả chuẩn liều cho chùm tia photon năng lượng 6MV, phát ra từ máy gia tốc PreciseElekta sẽ được cung cấp Thủ tục chuẩn liều được thực hiện bởi các kỹ sư vật lý của bệnhviện Ung Bướu vào ngày 3/8/2019

Khi thực hiện thủ tục chuẩn liều hấp thụ trong nước cho chùm photon, Kỹ sư Vật

lý phải tiến hành bố trí phép đo theo điều kiện chuẩn; nắm rõ thông tin thiết bị xạ trị; đoghi kết quả cho bởi electrometer và tính toán các hệ số hiệu chỉnh; tính toán giá trị liềuhấp thụ ở độ zmax trong nước; hệ số định chuẩn liều hấp thụ và đưa ra kết luận cho thủ tụcchuẩn liều

Hình 2.5 Kỹ sư bố trí thí nghiệm chuẩn liều

Hình 2.6 Buồng ion hóa Farmer chamber 0.6cc FC65G 3722

Hình 2.7 Nhiệt kế và áp suất kếThủ tục chuẩn liều được tiến hành với:

- Máy gia tốc: Precise Elekta

- Phantom: nước

- Buồng ion hóa: Farmer chamber 0.6 cc FC65G 3722 có N(D,W) là 4.824 cGy/nC

- Electrometer Dose 1 có kelec là 1

- Xác định :

 Nội suy giá trị cho loại buồng ion hóa đang dùng từ phụ lục 1, thuđược giá trị

 Bước 3: Xác định MQ

- Xác định : Nhiệt độ áp suất đo được từ nhiệt kế và áp suất kế là T =

240C , P = 1009 hPa

- Xác định , :

 Tại độ sâu 10 cm với 100 MU và lần lượt với thế - 300 V, 300 V, 150

V, mỗi thế đo 3 lần lấy giá trị trung bình Số liệu thực tế được chotrong bảng 2.5 :

Bảng 2.5 Số liệu xác định , Điện thế -300 V (M_) 300 V(M+,M, M1,Mraw) 150 V (M2)

Từ các hệ số trên và kết quả đo được, xác định được MQ:

MQ = Mraw kT,P kpol ks kelec = 14.05624 nC

 Bước 4: Xác định :

cGy/MU

 Bước 5: Xác định

cGy/MUTrong thực tế, việc tính toán này được thực hiện trên excel với cáchàm đã được nhập sẵn Các kỹ sư chỉ cần nhập các giá tri đo được,phần mềm excel sẽ tự động cho ra kết quả

Hình 2.8 Bảng tính excel được sử dụng trong tính toán hiệu chuẩn2.3.2.2 Hiệu chuẩn liều tuyệt đối với thiết bị Daily QA3

Hiệu chuẩn liều tuyệt đối: Chức năng này chuyển đổi dữ liệu điện tích buồng ionCAX của thiết bị thành liều Hiệu chuẩn nhiệt độ áp suất là một phần của hiệu chuẩn này,

do đó hiệu chuẩn nhiệt độ và áp suất sẽ ảnh hưởng đến giá trị tham chiếu liều CAX[7]

- Thiết lập daily QA3 sử dụng các giá trị MU, trường chiếu, chiều sâu và SSDtham chiếu

- Phát tia với giá trị MU đã biết

- Sau khi quá trình phát tia kết thúc, khai báo giá trị liều tham khảo

- Phần mềm daily QA3 sẽ tiến hành tính toán

 Chú ý:

- Giá trị liều xạ tuyệt đối phải được thu nhận trong điều kiện thực tế (có cùnggiá trị MU, kích thước trường chiếu, độ sâu và SSD với thiết bị daily QA3)bằng cách sử dụng phantom nước như mục 2.3.2.1.

- Bề dày tương đương nước từ bề mặt của daily QA3 đến điểm đo là 1cm, bềdày vật lý từ bề mặt thiết bị đến điểm đo là 0.74cm

Quá trình hiệu chuẩn liều xạ tuyệt đối chỉ được thực hiện cho một mức năng lượngtrên mỗi thiết bị Kết quả hiệu chuẩn liều xạ sẽ được áp dụng tự động cho tất cả các mứcnăng lượng khác của thiết bị đó

2.3.3 Hiệu chuẩn mảng

Hiệu chuẩn mảng đầu dò: Tệp hiệu chuẩn mảng được sử dụng để cung cấp kết quảtương đối chính xác cho phép đo Các biến thể độ nhạy tương đối trong số 25 đầu dòđược chuẩn hóa thành các hệ số hiệu chỉnh mảng sao cho khi áp dụng cho giá trị đo củađầu dò, giá trị đã hiệu chỉnh không còn chứa độ nhạy duy nhất, tức là, giá trị đã hiệuchỉnh là bất biến đối với độ nhạy nội tại của đầu dò[7]

Quy trình hiệu chuẩn mảng:

- Đối với chùm photon, điều chỉnh ống chuẩn trực về kích thước 25cm x 25cm.Đối với chùm electron, thiết lập chùm tia hình nón kích thước 25cm x 25cm

- Khai báo năng lượng và loại chùm tia

- Thiết lập thiết bị daily QA3:

+ Thiết lập trường chiếu 25cm x 25cm

+ Thiết lâp SSD là 100cm

+ Điều chỉnh daily QA3 trên hệ thống bàn điều trị sao cho điểm CAX trênthiết bị trùng với tâm trường xạ và buồng ion hóa có ký hiệu “L” hướng vềgantry

Hình 2.9 Thiết lập ban đầu khi hiệu chỉnh mảng

+ Thay đổi vị trí thiết bị trên bàn điều trị sao cho đầu dò R2 trùng với tâmtrường xạ Phát tia 200 MU đến thiết bị.

- Sau khi kế thúc quá trình này, các hệ số hiệu chuẩn cho tất cả các đầu dò đượchiển thị

2.3.4 Tạo dữ liệu cơ sở (baseline)

Baseline là dữ liệu cơ sở được tạo ra từ lần đo đầu tiên với quy trình đo được nêu

ở mục 2.4 Baseline sẽ được sử dụng để so sánh kết quả với những lần đo tiếp theo đểđưa ra độ sai lệch Chính vì vậy, khi thiết lập baseline phải đảm bảo sự chính xác nhất cóthể

2.4 Ngưỡng liều

2.4.1 Ngưỡng liều tiêu chuẩn

Đảm bảo chất lượng cho máy gia tốc (QA) là sự thực hiện định kỳ những nội dung

đo, chuẩn liều theo đúng các hướng dẫn kỹ thuật QA kiểm soát độ bất định và các sai sốtrong phép đo liều, thiết bị liên quan, cấp liều điều trị,… Qua đó, cải thiện tốt kết quảđiều trị, tăng khả năng kiểm soát khối u, giảm biến chứng,…

Việc kiểm tra đảm bảo chất lượng hàng ngày được thực hiện bởi kỹ sư vật lý ykhoa Nếu máy gia tốc không vượt qua những nội dung kiểm tra sẽ không được sử dụngđiều trị cho bệnh nhân

Một số tiêu chuẩn đảm bảo chất lượng hàng ngày được cho trong bảng sau:

Bảng 2.6 Tiêu chuẩn đảm bảo chất lượng hàng ngàyCác công việc cần kiểm tra Tình trạng và sai số

Liều lượng Đo suất liều ra chùm photon hay electron ± 3%

An toàn Hệ thống chỉ thị phát tia Hoạt động

Hệ thống theo dõi bệnh nhân Hoạt động

Hệ thống khóa của liên động Hoạt độngMàn hình theo dõi phóng xạ Hoạt độngNút điều khiển sự chuyển động Hoạt động

Kiểm tra liều lượng là kiểm tra sự bất biến liều lượng đầu ra của chùm tia, mộtphần trong đảm bảo chất lượng hàng ngày Tiêu chuẩn của các kiểm tra này là so sánh vớimức chuẩn, đối với thiết bị Daily QA3 là baseline Tiêu chuẩn là ± 3% đối với giá trị mứcchuẩn[4].

2.4.2 Xử lý liều vượt ngưỡng

Đối với những mức năng lượng có liều hấp thụ đo được hằng ngàyvượt quá mức sai số quy định, thì mức năng lượng đó không được phéptiến hành điều trị trên bệnh nhân cho đến khi liều được hiệu chỉnh lại

về mức sai lệch nằm trong khoảng cho phép Khi đó các kỹ sư y vật lý

sẽ tiến hành quy trình kiểm tra và hiệu chỉnh lại liều lượng

Các kỹ sư y vật lý sẽ tiến hành kiểm tra, bố trí đo lại liều để kiểm traxem quy trình bố trí đo ban đầu có chính xác không Nếu liều hấp thụthu được nằm trong mức sai số cho phép thì mức năng lượng đó đượcphép điều trị trên bệnh nhân, điều này đồng nghĩa với việc quy trình bốtrí đo ban đầu không được thực hiện chính xác Nếu liều thu được vẫnnằm ngoài mức giới hạn thì các kỹ sư sẽ tiến hành chỉnh thô liều lượng.Việc chỉnh thô liều được tiến hành trên thiết bị xử lý của máy xạ trị giatốc nhằm đưa liều hấp thụ về mức giới hạn cho phép

Sau khi chỉnh thô thì tiến hành bố trí đo lại liều Nếu liều thu đượcnằm trong khoảng quy định, thì mức năng lượng đó được phép điều trịcho bệnh nhân Tuy nhiên, sau đó phải tiến hành hiệu chuẩn lại liều vềmức xấp xỉ 0% sai lệch theo quy trình chuẩn liều trên phantom nước.Nếu liều thu được vẫn nằm ngoài mức giới hạn, thì mức năng lượng đó

sẽ được ngưng lại, không được phép điều trị trên bệnh nhân cho đếnkhi liều được chỉnh lại bằng quy trình chuẩn liều trên phantom nước

Do quy trình chuẩn liều trên phantom nước thường tốn nhiều thời gian(khoảng 2 giờ) nên phải được bố trí tiến hành trong ngày nghỉ cuối tuầnhoặc khi không có bệnh nhân điều trị trên máy trong ngày

Tuy nhiên, nguyên nhân khiến liều vượt ngưỡng có thể do hệ thiết bị

sử dụng để đo liều bị hư hỏng Để kiểm tra điều này thì các kỹ sư y vật

lý sẽ dùng hệ thiết bị đó để đo liều trên một máy gia tốc khác có cácthông số tương đồng

Ngoài ra, nếu liều đo được có độ sai lệch lớn hơn rất nhiều so vớimức cho phép thì nguyên nhân chủ yếu là do hệ thống cơ khí của máygặp trục trặc Lúc này, kỹ sư hãng máy sẽ qua kiểm tra, sửa chữa vàkhắc phục vấn đề

3.