Đo đạc và tính toán phân bố liều photon trong xạ trị điều biến cường độ sử dụng các ngàm chuyển động độc lập (jo imrt) với hệ máy gia tốc tuyến tính siemens primus

HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN DƯƠNG THANH TÀI ĐO ĐẠC VÀ TÍNH TOÁN PHÂN BỐ LIỀU PHOTON TRONG XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ SỬ DỤNG CÁC NGÀM CHUYỂN ĐỘNG ĐỘC LẬP JO-IMRT VỚI HỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

DƯƠNG THANH TÀI

ĐO ĐẠC VÀ TÍNH TOÁN PHÂN BỐ LIỀU PHOTON TRONG XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ SỬ DỤNG CÁC NGÀM CHUYỂN ĐỘNG ĐỘC LẬP (JO-IMRT) VỚI HỆ MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH SIEMENS PRIMUS

Ngành: Vật lý Nguyên tử và hạt nhân

Mã số ngành: 62440501

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH VẬT LÝ NGUYÊN TỬ VÀ HẠT NHÂN

Tp Hồ Chí Minh năm 2019

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TP Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn khoa học:

1 HDC: TS Nguyễn Đông Sơn

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

1 Thư viện Tổng hợp Quốc gia Tp.HCM

2 Thư viện trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, ĐHQG-HCM

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ, CÁC KỸ THUẬT XẠ NGOÀI 7

1.1 Tổng quan về ung thư 7

1.2 Các phương pháp điều trị ung thư 11

1.3 Các kỹ thuật xạ trị ngoài trong điều trị ung thư 12

1.3.1 Kỹ thuật xạ trị thường quy (2D conventional radiotherapy) 12

1.3.2 Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT (Three dimensional conformal radiotherapy) 13

1.3.3 Kỹ thuật xạ trị trường trong trường (FIF, Field in Field) 13

1.3.4 Kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ (IMRT) 14

1.3.5 Kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn (VMAT) 15

1.3.6 Kỹ thuật xạ trị dưới hướng dẫn hình ảnh (IGRT) 16

1.4 Kết luận chương 1 16

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ CHỈ VỚI CÁC NGÀM CHUYỂN ĐỘNG ĐỘC LẬP (JO-IMRT) 17

2.1 Sự phát triển từ kỹ thuật 3D-CRT đến IMRT 17

2.2 Các loại kỹ thuật xạ trị IMRT 18

2.3 Kỹ thuật xạ trị IMRT với các ngàm chuyển động độc lập (JO-IMRT) 19

2.4 Lập kế hoạch xạ trị 21

2.4.1 Hệ thống phần mềm lập kế hoạch xạ trị 21

2.4.2 Quy trình lập kế hoạch xạ trị 3D-CRT và JO-IMRT 22

2.4.3 Tính toán liều trong hệ thống phần mềm lập kế hoạch 23

2.5 Phương pháp đánh giá kế hoạch 25

2.5.1 Đánh giá kế hoạch dựa vào phân bố liều trên từng lát cắt 25

2.5.2 Đánh giá kế hoạch dựa vào biểu đồ phân bố liều - thể tích (DVH) 26

ii

2.5.3 Đánh giá kế hoạch dựa vào các chỉ số được bổ sung 27

2.5.3.1 Đánh giá kế hoạch dựa vào chỉ số phù hợp (Conformity index, CI) 27 2.5.3.2 Chỉ số đo độ dốc liều (Gradient index, GI) 28

2.5.3.3 Chỉ số đồng nhất (homogeneity index, HI) 28

2.6 Phương pháp kiểm tra chất lượng của kế hoạch xạ trị 29

2.7 Phương pháp đánh giá phân bố liều JO-IMRT bằng thực nghiệm 31

2.7.1 Phép đo với buồng ion hóa FC65-P 31

2.7.2 Các phép đo với MapCHECK2 và Octvavius 4D 33

2.8 Kết luận chương 2 34

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG MONTE CARLO TRONG XẠ TRỊ 35

3.1 Máy gia tốc tuyến tính 36

3.1.1 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính 36

3.1.2 Cấu tạo máy gia tốc tuyến tính 37

3.1.3 Cấu tạo đầu máy gia tốc 38

3.2 Các chương trình mô phỏng Monte Carlo dùng trong xạ trị 41

3.3 Chương trình EGSnrc trong xạ trị 43

3.3.1 Phần mềm BEAMnrc 44

3.3.1.1 Hoạt động của BEAMnrc 46

3.3.1.2 File không gian pha *.egsphsp1 47

3.3.2 Phần mềm DOSXYZnrc 48

3.3.2.1 Khai báo phantom 48

3.3.2.2 Khai báo nguồn 49

3.3.2.3 Kết quả chạy DOSXYZnrc (File *.3ddose) 50

3.4 Ứng dụng Monte Carlo tính phân bố liều cho kỹ thuật JO-IMRT 51

3.5 Phương pháp xác định các thông số electron đập vào bia 53

3.6 Bố trí thực nghiệm 56

3.6.1 Chuẩn liều cho máy gia tốc tuyến tính Primus M5497 tại Bệnh viện 56

3.6.2 Thực nghiệm đo các thông số so sánh với mô phỏng 57

iii

3.6.2.1 Thực nghiệm đo liều tuyệt đối 57

3.6.2.2 Thực nghiệm đo PDD, OCR 58

3.6.2.3 Thực nghiệm đo phân bố liều bằng Octavius 4D 58

3.7 Phương pháp so sánh và đánh giá kết quả mô phỏng 59

3.7.1 Hiển thị đường đồng liều (isodose line) 59

3.7.2 Biểu đồ liều lượng - thể tích 60

3.7.3 Độ lệch tương đối 60

3.7.4 Chỉ số Gamma 61

3.7.5 Đánh giá dựa vào liều tới khối u và cơ quan 63

3.8 Kết luận chương 3 63

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KỸ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ (JO-IMRT) VÀ THẢO LUẬN 64

4.1 So sánh phân bố liều của kỹ thuật lập kế hoạch điều biến cường độ JO IMRT (phân bố liều JO-IMRT) so với kỹ thuật lập kế hoạch 3D-CRT 65

4.1.1 Đánh giá dựa trên các thông số lập kế hoạch điều trị 65

4.1.2 Đánh giá dựa trên các thông số tính toán bổ sung 68

4.1.2.1 Chỉ số phù hợp (CI) 68

4.1.2.2 Chỉ số đồng nhất (HI) 69

4.1.2.3 Chỉ số đo độ dốc liều (GI) 70

4.1.2.4 Chỉ số MU 71

4.2 Đánh giá phân bố liều JO-IMRT bằng thực nghiệm 72

4.2.1 Kết quả đo liều điểm bằng buồng ion hóa 72

4.2.2 Kết quả đo bằng ma trận các đầu dò 72

4.3 Đánh giá phân bố liều JO-IMRT bằng phương pháp mô phỏng MC 75

4.3.1 Thông số electron đập vào bia 75

4.3.2 Mô phỏng đầu máy gia tốc Primus M5497 theo phương pháp thông thường 79

4.3.2.1 Đường phần trăm liều theo theo độ sâu (PDD) 81

4.3.2.2 Đường phân bố liều theo phương ngang (OCR) 83

iv

4.3.3 Mô phỏng đầu máy gia tốc theo phương pháp của tác giả Paolo Francescon

[35] 87

4.3.4 Tính phân bố liều bằng phương pháp mô phỏng Monte Carlo với phần mềm EGSnrc 88

4.3.4.1 Tính toán liều trên phantom đồng nhất và không đồng nhất 88

4.3.4.2 Phân bố liều cho kỹ thuật JO-IMRT 92

4.4 Kết luận chương 4 96

KẾT LUẬN 97

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

PHỤ LỤC 109

v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Các chữ

2D Two – Dimensional Không gian hai chiều

2D – RT Two Dimension Radiotherapy Xạ trị hai chiều

3D Three – Dimensional Không gian ba chiều

3D – CRT Three Dimensional Conformal

RadioTherapy Xạ trị thích ứng ba chiều 4D – RT Four Dimension Radiotherapy Xạ trị bốn chiều

AAA Analytical Anisotropic Algorithm Thuật toán phân tích dị hướng

AAPM American Association of

CCU Common Control Unit Bộ điều khiển chung

CI Conformity Index Chỉ số tương quan liều

CM Component Module Đơn vị thành phần

CT Computed Tomography Ảnh cắt lớp

CTV Clinical Target Volume Thể tích bia lâm sàng

DICOM Digital Imaging and

Communications in Medicine

Hình ảnh kỹ thuật số và thông tin trong y học

DVH Dose Volume Histograms Biểu đồ liều lượng - thể tích ECUT Electron Cut - Off Energy Năng lượng ngưỡng electron

vi

EGS Electron Gamma Shower Mô phỏng Monte Carlo vận

chuyển chùm photon, electron

EUD Equivalent Uniform Dose Liều tương đương

FP Fast Photon Photon nhanh

FPE Fast Photon Eff.Path Photon nhanh quãng đường

hiệu dụng

FIF Field in Field Kỹ thuật xạ trị trường trong

trường

FS Field Size Trường chiếu

FWHM Full Width at Half Maximum Chiều rộng tối đa một nửa

GEANT4 GEometry ANd Tracking 4 Mô phỏng Monte Carlo vận

chuyển loại hạt N

GI Gradient Index Chỉ số tương quan liều - độ

chênh lệch liều GTV Gross Tumor Volume Thể tích khối u nguyên phát

Measurements

Ủy ban Quốc tế về đơn vị và

đo lường bức xạ IGRT Image Guide Radiotherapy Xạ trị theo sự chỉ dẫn hình

ảnh

IMRT Intensity Modulated Radiation

Therapy Xạ trị điều biến cường độ JO-IMRT Jaw Only Intensity Modulated

Radiation Therapy

Xạ trị điều biến liều bằng ngàm độc lập

LINAC Linear Accelerator Máy gia tốc tuyến tính

MC Monte Carlo Monte Carlo

MCNP Monte Carlo N Particle Mô phỏng Monte Carlo vận

chuyển loại hạt N MLC Multileaf Collimator Bộ chuẩn trực đa lá

MRI Magnetic Resonance Imaging Chụp ảnh cộng hưởng từ

MU Monitor Unit Đơn vị máy

MV Megavolt Mêga-vôn

OAR/OCR Off -Axis Ratio/Off -Center Ratio Tỉ số lệch trục hay phần bố

liều theo phương ngang

OAR Organs At Risk Cơ quan cần bảo vệ có nguy

cơ nhận liều cao PBC Pencil Beam Convolution Thuật toán chùm tia bút chì

PCUT Photon Cut-Off Energy Năng lượng ngưỡng của

photon PDD Percentage Depth Dose Phần trăm liều theo độ sâu

PTV Planning Target Volume Thể tích bia lập kế hoạch

PENELOPE Penetration and Energy Loss of

Positrons and Electrons

Mô phỏng Monte Carlo vận chuyển electron và positron

QA Quality Assurance Đảm bảo chất lượng

QUASAR Quality Assurance System for

SSD Source-Surface Distance Khoảng cách nguồn tới bề mặt

phantom (hoặc bệnh nhân)

TPS Treatment Planning System Hệ thống lập kế hoạch điều trị

VMAT Volumetric Modulated Arc

Therapy

Xạ trị điều biến thể tích cung tròn

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các hệ thống lập kế hoạch [51] 21

Bảng 4.1: Tổng kết so sánh liều hấp thụ giữa 3D-CRT và JO-IMRT 68

Bảng 4.2: Thay đổi các giá trị năng lượng E trung bình và FWHM 75

Bảng 4.3: So sánh kết quả với các nghiên cứu trước [12] 76

Bảng 4.4: Tóm tắt liều tới các cơ quan và PTV cho 15 trường hợp ung thư vòm 95

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Ước tính trường hợp mắc bệnh ung thư (a) và trường hợp tử vong (b) trên

thế giới cho cả Nam giới và Nữ giới [37] 8

Hình 1.2: Các loại ung thư phổ biến ở Việt Nam [37] 9

Hình 1.3: Các loại ung thư phổ biến ở Nam giới (a) và Nữ giới (b) [37] 9

Hình 1.4: Thống kê ung thư vòm tại các nước trong khu vực Châu Á [37] 10

Hình 1.5: Máy mô phỏng (a) và phim X-quang (b) [62] 12

Hình 1.6: Kỹ thuật xạ trị thường quy 2D (a) và kỹ thuật xạ trị 3D-CRT (b) [81] 13

Hình 1.7: Minh họa nguyên lý cơ bản của kỹ thuật IMRT 14

Hình 1.8: Phân bố liều của kỹ thuật IMRT và VMAT 15

Hình 2.1: So sánh phân bố cường độ giữa kế hoạch 3D (trái), IMRT (phải) [21] 18

Hình 2.2: Các loại kỹ thuật IMRT hiện nay [51] 19

Hình 2.3: Bản đồ liều lượng phức hợp 20

Hình 2.4: Hình dạng chùm tia được tạo ra bởi MLC (trái) và Jaws (phải) 20

Hình 2.5: Các hệ thống phần mềm lập kế hoạch [88] 22

Hình 2.6: Quy trình lập kế hoạch xạ trị 23

Hình 2.7: Phân bố liều của kế hoạch xạ trị IMRT (trái) và 3D-CRT (phải) 26

Hình 2.8: Biểu đồ liều lượng-thể tích 26

Hình 2.9: Minh họa các đại lượng trong công thức tính CI [17] 28

Hình 2.10: Minh họa các đại lượng trong công thức tính GI 28

Hình 2.11: Phương pháp QA dựa trên thực nghiệm (a) và tính toán (b) [65] 30

Hình 2.12: Phương pháp QA dựa trên mô phỏng MC [65] 31

Hình 2.13: Quy trình kiểm tra kế hoạch sử dụng buồng ion hóa 32

Hình 2.14: Bố trí thực nghiệm đo liều điểm bằng buồng ion hóa 32

Hình 2.15: Quy trình thực hiện kiểm tra kế hoạch IMRT 33

Hình 2.16: Thiết bị MapCHECK2 (trái) và Octavius 4D 1500 (phải) 34

Hình 3.1: Sơ đồ tổng quan cấu tạo gia tốc [28] 36

Hình 3.2: Nguyên tắc hoạt động của máy gia tốc [28] 36

Hình 3.3: Máy gia tốc tuyến tính tại Bệnh viện 37

x

Hình 3.4: Cấu tạo chi tiết các thành phần của máy gia tốc tuyến tính Primus [28] 38

Hình 3.5: Đầu máy gia tốc với chế độ phát photon (trái) và electron (phải) [9] 39

Hình 3.6: Cửa thoát của electron sau khi được bẻ cong 270o [28] 39

Hình 3.7: Gương để xác định vị trí chùm tia (trái) và bộ lọc phẳng (phải) 40

Hình 3.8: Buồng ion hóa cho photon (a) và electron (b) 40

Hình 3.9: Sơ đồ minh hoạ hai bước để mô phỏng Monte Carlo trong xạ trị [12] 42

Hình 3.10: Mối liên hệ giữa BEAMnrc và DOSXYZnrc 44

Hình 3.11: Nguồn số 0 - Nguồn song song đến từ mặt trước [61] 45

Hình 3.12: Nguồn số 19 – Nguồn có bán kính phân bố Gauss [61] 45

Hình 3.13: Cửa sổ khai báo các CM máy gia tốc và thông tin các thành phần 46

Hình 3.14: Cửa sổ cho khai báo phantom 48

Hình 3.15: Nguồn số 2 trong thư viện DOSXYZnrc [78] 49

Hình 3.16: Giao diện khai báo các thông số của nguồn 2 trong DOSXYZnrc 50

Hình 3.17: Giao diện khai báo nguồn 8 trong DOSXYZnrc 50

Hình 3.18: Giao diện đồ họa người dùng của phần mềm DOSCTP [25] 51

Hình 3.19: Các phân đoạn trường chiếu 52

Hình 3.20: Quy trình tính liều cho JO-IMRT bằng DOSCTP 53

Hình 3.21: Electron được gia tốc trước khi đập vào bia [28] 53

Hình 3.22: Quy trình tiến hành [12] 54

Hình 3.23: Khai báo cho nguồn số 0 55

Hình 3.24: Khai báo cho nguồn số 19 55

Hình 3.25: Máy gia tốc tuyến tính (a), phantom nước (b), điện kế (c) tại Bệnh viện 56

Hình 3.26: Đo liều tuyệt đối trong phantom plastics 57

Hình 3.27: Hệ đo thực nghiệm (Hình trái) và sơ đồ kết nối (Hình phải) 58

Hình 3.28: Thiết bị Octavius 4D 1500 59

Hình 3.29: So sánh phân bố liều tính từ MC (trái) và TPS (phải) 59

Hình 3.30: So sánh DVH của TPS (nét liền) và Monte Carlo (nét đứt) 60

Hình 3.31: Minh hoạ phương pháp đánh giá bằng chỉ số Gamma [43] 61

xi

Hình 3.32: Chỉ số gamma từ phần mềm ScanDoseMatch 62

Hình 3.33: Quy trình xử lý số liệu bằng phần mềm Verisoft 63

Hình 4.1: Phân bố liều giữa kỹ thuật xạ trị JO-IMRT (trái) và 3D-CRT (phải) 65

Hình 4.2: Liều hấp thụ tới tuyến mang tai phải 66

Hình 4.3: Liều hấp thụ tới tuyến mang tai trái 66

Hình 4.4: Biểu đồ DVH của tủy sống 67

Hình 4.5: Chỉ số phù hợp của kế hoạch 3D-CRT và JO-IMRT 68

Hình 4.6: Chỉ số đồng nhất của kế hoạch 3D-CRT và JO-IMRT 69

Hình 4.7: Chỉ số đo độ dốc của kế hoạch 3D-CRT và JO-IMRT 70

Hình 4.8: Chỉ số MU của kế hoạch 3D-CRT và JO-IMRT 71

Hình 4.9: Phần trăm sai khác giữa tính toán và đo đạc sử dụng buồng ion hóa 72

Hình 4.10: Kết quả giữa tính toán và đo đạc sử dụng MapCHECK2 73

Hình 4.11: Kết quả giữa tính toán và đo đạc sử dụng Octavius 4D 1500 74

Hình 4.12: Phần trăm gamma của MapCHECK2 và Octavius 4D 1500 74

Hình 4.13: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm của PDD với trường chiếu: 3×3, 5×5, 8×8 cm2 77

Hình 4.14: Phân bố liều theo phương ngang tại các độ sâu khác nhau của trường chiếu 3×3 cm2 78

Hình 4.15: Phân bố liều theo phương ngang tại các độ sâu khác nhau của trường chiếu 5×5 cm2 78

Hình 4.16: Phân bố liều theo phương ngang tại các độ sâu khác nhau của trường chiếu 8×8 cm2 79

Hình 4.17: Các thành phần máy gia tốc được mô phỏng bằng BEAMnrc 80

Hình 4.18: Khai báo phantom cho DOSXYZnrc 81

Hình 4.19: Kết quả mô phỏng và thực nghiệm của PDD 82

Hình 4.20: Sai khác tương đối theo độ sâu 82

Hình 4.21: Phân bố liều theo phương ngang tại độ sâu 1,5 cm 84

Hình 4.22: Phân bố liều theo phương ngang (OCR) tại độ sâu 5 cm 84

Hình 4.23: Phân bố liều theo phương ngang tại độ sâu 10 cm 85

xii

Hình 4.24: Phân bố liều theo phương ngang tại độ sâu 20 cm 86

Hình 4.25: Phân bố liều tại các độ sâu khác nhau trong phantom 86

Hình 4.26: Sơ đồ thiết lập BEAM A và BEAM B [35] 87

Hình 4.27: Kết quả mô phỏng BEAM A và BEAM B 88

Hình 4.28: Phantom không đồng nhất và phantom đồng nhất 88

Hình 4.29: Kết quả so sánh giữa MC và TPS trên phần mềm VeriSoft với 1 trường chiếu của phantom đồng nhất 89

Hình 4.30: Kết quả so sánh giữa MC và TPS trên phần mềm VeriSoft với 4 trường chiếu của phantom đồng nhất 90

Hình 4.31: Kết quả so sánh giữa MC và TPS trên phần mềm VeriSoft với 1 trường chiếu của phantom không đồng nhất 91

Hình 4.32: Liều tại độ sâu khác nhau giữa TPS, EGS và thực nghiệm 91

Hình 4.33: So sánh phân bố liều giữa TPS (nét liền) và mô phỏng MC (nét đứt) cho kế hoạch JO-IMRT của phantom Octavius 92

Hình 4.34: Kết quả so sánh phân bố liều giữa thực nghiệm và mô phỏng MC 93

Hình 4.35: Phân bố liều cho một trường chiếu nhỏ nhất giữa TPS và EGS 94

Hình 4.36: So sánh phân bố liều được tính toán từ MC và TPS 94

Hình 4.37: Biểu đồ liều lượng thể tích MC (nét đứt), TPS (nét liền) 95

1

MỞ ĐẦU

Hiện nay, có ba phương pháp chính để điều trị cho bệnh nhân ung thư là phẫu thuật, hóa trị và xạ trị Trong đó, xạ trị được áp dụng phổ biến đối với hầu hết các loại ung thư Mục đích của xạ trị là tiêu diệt các tế bào ung thư bằng bức xạ ion hóa với năng lượng và liều lượng thích hợp Xạ trị ngoài là kỹ thuật chiếu các chùm bức xạ ion hóa - từ bên ngoài, tập trung vào khối u Công cụ phát chùm bức xạ hiện đang được áp dụng rộng rãi là máy gia tốc Kích thước chùm tia chiếu vào khối u có thể thay đổi được, nhờ vào tấm chắn bức

xạ trên máy gia tốc thường được gọi là các ngàm (Jaws)

Bài toán chính của xạ trị là làm sao cung cấp liều hấp thụ đủ cao cho khối u để có thể tiêu diệt nó, trong khi đó phải duy trì liều hấp thụ đủ nhỏ cho các cơ quan lành lân cận để giảm thiểu tổn thương cho chúng [2] Sự phát triển của xạ trị trong những năm qua luôn đi theo hướng tối ưu hóa việc phân bố liều này Từ kỹ thuật tính toán phân bố liều hai chiều (2D) đơn giản, người ta đã tiến đến kỹ thuật tính phân bố liều ba chiều theo hình dạng khối

u (3D conformal radiation therapy, 3D-CRT); kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ (Intensity modulated radiation therapy, IMRT); kỹ thuật xạ trị dưới sự hướng dẫn của hình ảnh

(Image guided radiation therapy, IGRT); kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích (Volumetric

modulated arc radiotherapy, VMAT); kỹ thuật xạ trị cắt lớp (Tomotherapy) và kỹ thuật xạ trị bằng hạt nặng (Heavy ion therapy) [1]

Ở Việt Nam hiện nay, kỹ thuật đang được sử dụng phổ biến tại nhiều trung tâm xạ trị chủ yếu là 3D-CRT Kỹ thuật này có hạn chế trong việc tính phân bố liều trong những trường hợp khối u có cấu trúc phức tạp, đặc biệt khi khối u nằm rất gần các vùng cơ quan lành, nhạy cảm cần bảo vệ như tủy sống, tuyến mang tai, dây thần kinh thị giác, Kỹ thuật IMRT ra đời là bước tiến quan trọng trong lĩnh vực xạ trị, giúp khắc phục những hạn chế của kỹ thuật 3D-CRT Tuy nhiên, việc ứng dụng kỹ thuật IMRT vào lâm sàng tại Việt Nam còn diễn ra rất chậm chạp so với các quốc gia phát triển như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đức,…vì nhiều lý do về kinh tế và kỹ thuật như được trình bày dưới đây

Nguyên tắc của kỹ thuật IMRT là chiếu bệnh nhân bằng rất nhiều chùm tia nhỏ (gọi

là các trường chiếu nhỏ, segment hay beamlet) có cường độ khác nhau, nhằm tạo nên một

2

phân bố liều hấp thụ phù hợp tốt hơn cho những khối u có hình dạng phức tạp [79] Để tạo

ra các chùm tia nhỏ cho kỹ thuật IMRT, người ta thường dùng một bộ phận che chắn bức

xạ bổ sung cho máy gia tốc; đó là các tấm chuẩn trực đa lá (Multileaf collimator, MLC) [54] Các MLC hiện đại bao gồm hàng trăm lá chắn chuyển động độc lập và linh hoạt, có thể được lập trình để tạo ra những chùm bức xạ có kích thước nhỏ theo yêu cầu Tuy nhiên, với các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam, việc áp dụng kỹ thuật IMRT với MLC

là không dễ dàng Các khó khăn bao gồm vốn đầu tư, việc nắm vững một kỹ thuật điều trị phức tạp và việc bảo đảm chất lượng cho thiết bị Các MLC thường bị hư hỏng và cần được bảo dưỡng đặc biệt để vận hành trơn tru [1, 2] Hơn nữa, MLC không phải là thiết bị tiên quyết cho việc thực hiện kế hoạch IMRT [54] Hiệu quả của IMRT chủ yếu là nhờ sử dụng các trường chiếu điều biến cường độ và sử dụng các thuật toán tối ưu trên máy tính; MLC chỉ đơn thuần là một công cụ góp phần cho cấp liều điều biến cường độ trở nên hiệu quả hơn [22]

Xuất phát từ thực tế đó, đã có nhiều công trình nghiên cứu khả năng thực hiện IMRT chỉ bằng hệ thống các ngàm chuyển động độc lập (Jaw – Only, JO) [25, 67, 77-81] Ý tưởng phát triển Jaw - Only được Dai và Hu [25, 84] thực hiện đầu tiên dựa trên việc sửa đổi các

lá MLC vốn được sắp xếp theo dãy để chỉ có thể tạo ra các trường chiếu chữ nhật Những kết quả tính toán của họ cho thấy rằng để hệ Jaw - Only có liều tương đương với liều mà

hệ MLC tạo ra thì thời gian phát tia tăng từ 2 đến 5 lần (so với khi dùng MLC) Đây là một hạn chế về mặt thời gian trong ứng dụng lâm sàng của kỹ thuật này [22]

Năm 2002, Webb [80] đã đề xuất kỹ thuật tinh tế hơn, trong đó sử dụng một loại thiết

bị đặc biệt để có thể bổ sung cho ý tưởng sử dụng Jaw - Only trong mô hình phân bố liều lượng có cường độ thay đổi Thiết bị này cơ bản là bộ chuẩn trực nhị phân (binary) mà trong đó mỗi độ mở của chúng là kích thước của các trường chiếu nguyên tố, tuỳ thuộc vào

sự đóng - mở của bộ chuẩn trực nhị phân này Để có thể triển khai theo hướng đó, người

ta đã sử dụng khả năng tối ưu hóa trực tiếp độ mở của bộ chuẩn trực (Direct Aperture Optimization, DAO) [67] để tạo ra phân bố liều hiệu quả với IMRT chỉ dùng ngàm (Jaw - Only) Kỹ thuật này được gọi là DAO JO-IMRT [30] Do vậy, có thể nói DAO là một kỹ

áp dụng không phổ biến, những đánh giá về kỹ thuật này còn khá ít ỏi Điều này hoàn toàn khác với kỹ thuật MLC-IMRT, vốn được áp dụng rộng rãi tại các nước tiên tiến Đặc biệt, việc đánh giá độ chính xác và hiệu quả điều trị của kỹ thuật JO-IMRT là một nhiệm vụ thực tiễn và cấp thiết Đây là hướng nghiên cứu mà chưa có một công trình khoa học trong nước và quốc tế nào được công bố cho đến thời điểm này

Để đánh giá độ chính xác của kỹ thuật JO-IMRT, cần phải thực hiện những tính toán

và đo đạc chính xác Về tính toán, chúng tôi chọn phương pháp mô phỏng Monte Carlo, vốn được xem là tiêu chuẩn vàng cho việc tính phân bố liều trong xạ trị [66, 75] Về thực nghiệm, chúng tôi sử dụng các thiết bị đo như buồng ion hóa FC65-P để đo liều điểm, ma trận các đầu dò như MapCHECK để đo liều phân bố 2D và Octavius 4D để đo liều phân

bố 3D Như vậy, mục tiêu của luận án là sử dụng các công cụ mô phỏng và thực nghiệm

để đánh giá độ chính xác của phân bố liều cho kỹ thuật JO-IMRT được tính toán trên hệ thống phần mềm lập kế hoạch Prowess Panther

Để đạt được mục tiêu mà luận án đặt ra, chúng tôi lần lượt thực hiện các bước như

sau: Đầu tiên, chúng tôi so sánh phân bố liều giữa kỹ thuật lập kế hoạch xạ trị 3D-CRT và

điều biến cường độ JO-IMRT cho bệnh nhân ung thư vòm tại Bệnh viện bằng việc sử dụng các thông số đánh giá kế hoạch phù hợp như: phân bố liều trên từng lát cắt, biểu đồ liều lượng thể tích (Dose-volume histogram, DVH), chỉ số tương quan liều (Conformity index, CI), chỉ số đồng nhất (Homogeneity index, HI),… Kết quả cho thấy rằng phân bố liều trong

kế hoạch xạ trị JO-IMRT là tốt hơn so với 3D-CRT Kết quả này được công bố trong tạp

4

chí Phát triển khoa học và công nghệ Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Sau đó, các kế hoạch JO-IMRT cũng được kiểm tra độ chính xác về liều lượng (QA) trước khi điều trị bằng cách đo liều điểm (point measurement) dùng buồng ion hóa FC65-P của hãng IBA

và đo liều phân bố dùng ma trận các đầu dò Mapcheck2 của hãng Sunnuclear và Octavius 4D của hãng PTW Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng các kế hoạch JO-IMRT đủ chính xác về liều lượng và có thể tiến hành xạ trị Kết quả này được công bố trong tạp chí chuyên ngành về Vật lý Y khoa - Physica Medica

Độ chính xác về liều lượng của hệ thống phần mềm lập kế hoạch (Treatment planning systems, TPS) phụ thuộc rất nhiều vào thuật toán được sử dụng để tính toán [46] Các thuật toán này có thể được chia làm 3 nhóm chính: (1) dựa trên sự hiệu chỉnh (correction-based), (2) dựa trên việc mô hình hóa (model-based) và (3) dựa trên các nguyên lý cơ bản (principle-based) Thuật toán tính liều dựa trên sự hiệu chỉnh cho kết quả tương đối chính xác đối với môi trường đồng nhất như nước Tuy nhiên, đối với môi trường không đồng nhất của cơ thể (như xương và phổi,…) thì thuật toán này kém chính xác Thuật toán tính liều dựa trên việc mô hình hóa được dùng phổ biến trong TPS hiện nay gồm: Pencil Beam Convolution (PBC), Analytical Anisotropic Algorithm (AAA) và Collapse Cone Convolution (CCC) Nói chung, các thuật toán này cho kết quả tốt hơn các thuật toán dựa trên sự hiệu chỉnh nhưng vẫn còn hạn chế ở những vùng tiếp xúc giữa mô và không khí [46] Thuật toán tính liều dựa trên các nguyên lý cơ bản ứng dụng phương pháp Monte Carlo (MC) được xem là chính xác nhất cho tới thời điểm hiện nay và là công cụ để kiểm tra tính chính xác cho những thuật toán tính liều khác [13, 47, 60] Hiện nay, những chương trình áp dụng Monte Carlo gồm: PENELOPE, MCNP, GEANT4, GATE, EGSnrc,… Mỗi chương trình có những thế mạnh riêng và có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong đó, được áp dụng nhiều nhất trong lĩnh vực Vật lý Y khoa phải kể đến là chương trình EGSnrc [39] Chương trình EGSnrc cùng với các phần mềm con linh hoạt như BEAMnrc và DOSXYZnrc được chúng tôi sử dụng để tính phân bố liều của kỹ thuật JO-IMRT bằng phương pháp mô phỏng Monte Carlo Đây là công đoạn cuối cùng của luận

án JO-IMRT là một kỹ thuật mới, tinh vi và rất phức tạp vì trong mỗi một kế hoạch gồm nhiều trường chiếu với nhiều góc khác nhau, trong mỗi một góc chiếu lại chia ra làm nhiều

5

trường chiếu nhỏ với trọng số khác nhau Do đó, tính phân bố liều cho kỹ thuật JO-IMRT bằng phương pháp mô phỏng Monte Carlo là một nhiệm vụ vô cùng khó khăn gồm nhiều công đoạn khác nhau từ đơn giản cho đến phức tạp Mỗi một công đoạn đều phải được kiểm tra tính chính xác bằng các phép đo thực nghiệm phù hợp để đảm bảo kết quả cuối cùng là chính xác với độ tin cậy cao Trên thế giới, việc áp dụng phương pháp MC để đánh giá độ chính xác của hệ thống phần mềm lập kế hoạch cho kỹ thuật IMRT đã được thực hiện bởi nhiều nhóm nghiên cứu khác nhau Ma và cộng sự [47] đánh giá độ chính xác kế hoạch IMRT trên hệ thống lập kế hoạch Corvus (Corvus, Nomos Corp., Sewickley, PA) cho trường hợp ung thư tiền liệt tuyến và ung thư cột sống Kết quả cho thấy rằng liều sai khác giữa TPS và MC khoảng 5% đối với thể tích bia lập kế hoạch PTV (Planning target volume) và khoảng 20% đối với các cơ quan lân cận Francescon và công sự [36] so sánh phân bố liều, DVH giữa mô phỏng Monte Carlo và Pinnacle3 TPS (Philips Medical Systems, Milpitas, CA) cho trường hợp ung thư đầu cổ và ung thư tiền liệt tuyến Liều sai khác giữa MC và TPS là 2,1% với trường hợp ung thư tiền liệt tuyến và 2,9% với ung thư đầu cổ Ngoài ra còn có rất nhiều nhóm nghiên cứu khác cũng thực hiện tương tự về chủ

đề này [38, 72, 82, 83] Tuy nhiên, cho đến thời điểm này thì chưa có công trình nào về so sánh MC với Prowess Panther được công bố

Phù hợp với mục tiêu, phương pháp và kết quả nghiên cứu đã đạt được, luận án này

6

Chương 3 bao gồm 4 nội dung chính: Nội dung thứ nhất là giới thiệu tổng quan phương pháp Monte Carlo và chương trình EGSnrc dùng trong xạ trị Nội dung thứ hai là áp dụng phần mềm BEAMnrc mô phỏng máy gia tốc tuyến tính tại Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai bằng phương pháp Monte Carlo Trong phần này có hai công việc chính: Một là xác định các thông số tối ưu cho việc mô phỏng Hai là mô phỏng máy gia tốc dựa trên các thông số tối ưu trên Nội dung thứ ba trong chương này trình bày việc áp dụng phần mềm DOSXYZnrc tính phân bố liều trên phantom nước, trên hình ảnh CT của bệnh nhân với kỹ thuật JO-IMRT Nội dung cuối cùng là đánh giá kết quả mô phỏng bằng thực nghiệm Chương 4 trình bày các kết quả đánh giá kỹ thuật JO-IMRT Kết quả 1 là so sánh phân

bố liều giữa hai kỹ thuật 3D-CRT và JO-IMRT dựa trên các thông số, chỉ số lập kế hoạch Kết quả 2 là đánh giá phân bố liều JO-IMRT bằng thực nghiệm Kết quả 3 là đánh giá phân

bố liều JO-IMRT bằng mô phỏng Monte Carlo

Phần kết luận: Nêu lên các kết quả chính, các đóng góp mới của luận án và các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu này là tập hợp những khảo sát chi tiết và đầy đủ về độ chính xác liều lượng của kỹ thuật JO-IMRT Nghiên cứu đã áp dụng các phương pháp và phương tiện khoa học thực nghiệm và lý thuyết mà độ chính xác đã được kiểm nghiệm và đang được áp dụng rộng rãi trên thế giới Các kết quả thu được đã được công bố trên những tạp chí khoa học chuyên ngành có uy tín trong nước và Quốc tế

Ý nghĩa thực tiễn đã đề xuất một quy trình giúp kiểm tra, đánh giá chất lượng kế hoạch JO-IMRT trên phần mềm lập kế hoạch xạ trị Prowess Panther

7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC KỸ THUẬT XẠ NGOÀI 1.1 Tổng quan về ung thư

Ung thư là một loại bệnh lý ác tính bắt đầu từ các tế bào trong cơ thể Tế bào là đơn

vị căn bản của cơ thể Nhiều tế bào hợp lại thành mô: Mô sợi, mô mỡ, mô cơ, mô liên kết,

mô xương, mô sụn, mô thần kinh,… nhiều mô hợp thành cơ quan: Tim, phổi, mắt, mũi, tay, chân, ruột, gan,…tạo thành cơ thể sống Thông thường, mỗi tế bào sẽ phát triển và phân chia để hình thành các tế bào mới để bù đắp cho các tế bào già cỗi chết đi Sự vận hành của các tế bào diễn ra theo một quá trình liên kết chặt chẽ của cơ thể

Tuy nhiên, trong quá trình sinh trưởng theo quy luật tự nhiên của tế bào thì có một số các tế bào bị tác động bởi những tác nhân gây tổn thương sẽ trở nên ác tính, ngày càng bất thường và tự hình thành vô hạn các tế bào mới ngay cả khi cơ thể không cần thiết, dẫn đến khó kiểm soát và hình thành bệnh ung thư Các tế bào ác tính này còn có thể xâm nhập vào các mô lân cận hoặc tách ra và lan truyền đến các bộ phận khác của cơ thể, sự lan rộng này được gọi là di căn của bệnh ung thư

Tỷ lệ mắc bệnh ung thư ngày càng tăng có thể do hai nhóm nguyên nhân chính Nguyên nhân khách quan là do sự gia tăng của các yếu tố như ô nhiễm môi trường, thực phẩm, chế độ ăn, hút thuốc lá Nguyên nhân chủ quan là do nhờ vào các tiến bộ về khoa học kỹ thuật làm tăng tỷ lệ phát hiện sớm bệnh ung thư

Theo báo cáo nghiên cứu GLOBOCAN 2018 [37] công bố năm 2018 của Cơ quan Quốc tế nghiên cứu về ung thư (International Agency for Research on Cancer, IARC) thuộc

tổ chức Y tế thế giới (WHO), toàn thế giới có khoảng 18,1 triệu ca ung thư mới phát hiện (Hình 1.1a) và có khoảng 9,2 triệu người chết vì ung thư (Hình 1.1b) trong khi năm 2012 [73] có khoảng 14,1 triệu ca ung thư mới phát hiện và 8,2 triệu người chết vì ung thư Như vậy chúng ta có thể thấy rằng tỷ lệ mắc bệnh ung thư ngày càng gia tăng Con số này dự kiến có thể sẽ tăng lên 24 triệu vào năm 2035 Nghiên cứu chỉ ra rằng, một trong năm người đàn ông và một trong sáu phụ nữ trên toàn thế giới sẽ phát triển ung thư trong suốt cuộc đời của họ và một trong tám người đàn ông và một trong 11 phụ nữ sẽ chết vì ung thư

8

Hình 1.1 trình bày sự phân bố tỷ lệ mắc bệnh ung thư và tỷ lệ tử vong của ung thư theo khu vực trên thế giới cho cả hai giới tính nam và nữ Dữ liệu này cho thấy gần một nửa số ca (48,4%) mắc và hơn một nửa số ca (57,3%) tử vong do ung thư trên thế giới sẽ xảy ra ở Châu Á trong năm 2018 vì gần 60% dân số toàn cầu sống ở Châu Á Châu Âu chiếm 23,4% tổng số ca ung thư và 20,3% tử vong do ung thư Tiếp theo là Châu Mỹ chiếm 21% tổng số ca ung thư và 14,4% tử vong do ung thư

Hình 1.1: Ước tính trường hợp mắc bệnh ung thư (a) và trường hợp tử vong (b)

trên thế giới cho cả Nam giới và Nữ giới [37]

Theo công bố này được thực hiện nghiên cứu ở 185 quốc gia với 36 loại ung thư khác nhau thì Australia có tỷ lệ mắc ung thư cao nhất thế giới (468/100.000), Mỹ có tỷ lệ mắc ung thư đứng thứ 5 thế giới (352,2/100.000), Trung Quốc có tỷ lệ mắc ung thư đứng thứ

68 thế giới (201,7/100.000), các nước Châu Phi thuộc nhóm nước mắc ung thư ít nhất nhưng tỷ lệ chết cao hơn do y tế kém phát triển [37]

Tại Việt Nam, số liệu từ GLOBOCAN2018 [37] chỉ ra với tổng dân số hơn 96.491.142 người thì số ca mắc mới là 164.671 người, số ca chết là 114.871 người và đứng thứ 100/185 trên thế giới Trong đó loại ung thư chiếm tỷ lệ cao nhất là ung thư gan (15,4%)

và ung thư phổi (14,4%) và ung thư dạ dày (10,6%) như trong Hình 1.2

9

Hình 1.2: Các loại ung thư phổ biến ở Việt Nam [37]

Nam giới thường mắc những ung thư nặng theo thứ tự là (Hình 1.3a) ung thư gan (21,5%), ung thư phổi (18,4%), ung thư dạ dày (12,3%), ung thư trực tràng (8,4%) và ung thư vòm (5%) Đây là năm loại khó phát hiện và khó trị nhất Với Nữ giới, ung thư vú là loại thường gặp nhất, chiếm 20,6% (Hình 1.3b) Ung thư cổ tử cung ở Việt Nam trong khoảng thời gian sau này đã giảm xuống Lý do là ngành phụ sản đã có những bước tiến đáng kể, thành tựu khoa học được ứng dụng phổ biến và phụ nữ đã có thói quen đi khám sức khỏe định kỳ,…

Hình 1.3: Các loại ung thư phổ biến ở Nam giới (a) và Nữ giới (b) [37]

10

Ung thư vòm họng là bệnh lý ác tính thường gặp nhất trong số các ung thư vùng đầu mặt cổ Ở Châu Á (Hình 1.4), bệnh gặp rất phổ biến ở Trung Quốc (46,9%), Indonesia (13,9%), Việt Nam (4,8%), Theo thống kê, ở Việt Nam có khoảng 6.212 trường hợp ung thư vòm họng mới mắc và hơn một nửa trong số đó tử vong vì căn bệnh này

Hình 1.4: Thống kê ung thư vòm tại các nước trong khu vực Châu Á [37]

Vòm họng là một khoang trong cơ thể, nằm cạnh nhiều cấu trúc giải phẫu quan trọng khác như: thân não, giao thoa thị giác, thần kinh thị giác, tủy sống, tuyến mang tai,… Vòm họng giống như một hình hộp, bờ trước là cửa mũi sau, trên là xương bướm, phía sau là phần dốc và hai đốt sống đầu tiên Vòm họng mở ra phía trước hốc mũi, phía sau đổ ra khẩu hầu Thành sau và bên cấu tạo bởi các mạc hầu, trải dài từ chỗ bám ở đáy sọ đến mặt sau của mảnh chân bướm trong

Ngày nay việc điều trị ung thư đang trở nên tiên tiến hơn với sự phát triển của nhiều phương pháp truyền thống cũng như hiện đại Điển hình trong xu hướng hiện đại là sự phát triển của phương pháp miễn dịch Nhưng đi cùng với đó, các phương pháp truyền thống như hóa trị, phẫu thuật và xạ trị cũng được cải tiến không ngừng để tạo ra hiệu quả điều trị ngày càng cao Trong nghiên cứu của chúng tôi, có 25 bệnh nhân ung thư vòm họng được

11

lựa chọn Vì vòm họng nằm cạnh nhiều cấu trúc giải phẫu quan trọng Do vậy, việc lựa chọn kỹ thuật xạ trị giúp việc giảm liều chiếu xạ đến mức thấp nhất đảm bảo trong giới hạn bình thường mà cơ quan đó có thể chịu đựng được có ý nghĩa hết sức quan trọng, đảm bảo chất lượng sống tốt hơn cho người bệnh Phần tiếp theo chúng tôi sẽ trình bày tổng quan

về các phương pháp trong điều trị ung thư

1.2 Các phương pháp điều trị ung thư

Hiện nay có ba phương pháp điều trị ung thư: phẫu thuật, xạ trị và hóa trị Ngoài ra

có thể điều trị kết hợp các phương pháp để đạt được hiệu quả mong muốn

Phẫu thuật: là phương pháp điều trị ung thư cổ điển nhất Khi phẫu thuật, các tế bào ung thư được lấy đi càng nhiều càng tốt Đôi khi những tế bào lân cận xung quanh khối u cũng được cắt bỏ để đảm bảo chắc chắn tế bào ung thư được loại bỏ hoàn toàn Phương pháp này hiệu quả cho những khối u còn khu trú, chưa di căn

Hóa trị: là phương pháp sử dụng hóa chất để điều trị ung thư Nó được dùng để tiêu diệt những tế bào ung thư đã lan ra ngoài vị trí ban đầu, di căn ở nhiều nơi, hoặc khối u đã quá lớn Tùy theo giai đoạn mà hóa trị có thể chữa khỏi hoặc là ngăn chặn sự lan rộng, làm chậm lại sự phát triển của tế bào ung thư

Xạ trị: là phương pháp sử dụng bức xạ ion hóa để tiêu diệt khối u Xạ trị chủ yếu được

sử dụng khi khối u đã xâm chiếm một hoặc nhiều phần trên cơ thể Tùy thuộc vào vị trí và giai đoạn khối u, xạ trị có thể được sử dụng đơn thuần hoặc kết hợp với phẫu thuật và hóa trị

Hầu hết các phương pháp xạ trị hiện nay đều sử dụng tia X mang năng lượng cao vì

nó có khả năng xuyên vào trong cơ thể bệnh nhân Khi gặp các tế bào của khối u, tia X tạo tương tác phá hủy DNA và hạn chế khả năng nhân lên của chúng sau này Một số phương pháp khác sử dụng tia gamma, chùm electron, proton hoặc hạt nặng (Heavy particle)

Về cơ bản, xạ trị được chia ra làm 2 loại: Xạ trị ngoài và xạ trị trong

- Xạ trị ngoài (External beam radiotherapy): Đây là loại hình xạ trị phổ biến nhất, trong phương thức này tồn tại một khoảng cách nhất định giữa nguồn xạ và đối tượng bị chiếu Do đó trên thực tế thường sử dụng các photon trong điều trị chiếu

12

ngoài; đó là tia X và tia gamma Ngoài ra, chùm electron năng lượng cao cũng được

áp dụng cho những khối u nằm gần bề mặt da

- Xạ trị trong (Brachytherapy): Đưa nguồn phát phóng xạ vào trong hoặc sát vùng cần điều trị, có thể tiêm hoặc uống dược chất phóng xạ vào cơ thể bệnh nhân tùy thuộc vào bệnh ung thư

1.3 Các kỹ thuật xạ trị ngoài trong điều trị ung thư

1.3.1 Kỹ thuật xạ trị thường quy 2D

Kỹ thuật xạ trị thường quy sử dụng phim X-quang kết hợp với máy mô phỏng để xác định vị trí khối u và các cơ quan (Hình 1.5a) Các mốc giải phẫu trên phim được dùng làm các điểm đánh dấu để xác định khu vực cần được chiếu xạ (Hình 1.5b) Sau đó sử dụng các trường chiếu có hình dạng đơn giản là hình vuông, hình chữ nhật kết hợp với nêm lọc (wedge) và chì che chắn (block) để bao khít khối u và tránh cơ quan lành

Hình 1.5: Máy mô phỏng (a) và phim X-quang (b) [63]

Nhược điểm của kỹ thuật xạ trị này là đối với những khối u có hình dạng phức tạp không phải là hình vuông hoặc hình chữ nhật thì các cơ quan lành xung quanh khối u sẽ nhận được liều tương đương với liều mà khối u nhận được Để khắc phục nhược điểm này,

kỹ thuật xạ trị mới hơn ra đời là kỹ thuật xạ trị 3D-CRT với việc sử dụng bộ chuẩn trực đa

lá (Multileaf collimator, MLC) tạo trường chiếu (field size) phù hợp với hình dạng khối u

13

1.3.2 Kỹ thuật xạ trị tương thích 3D-CRT

Trong 30 năm qua, ảnh cắt lớp vi tính (Computed tomography, CT) kết hợp với ảnh cộng hưởng từ (Magnetic resonance imaging, MRI), ảnh cắt lớp phát positron (Positron emission tomography, PET), đã cho phép mô phỏng hình dạng, kích thước khối u cũng như các cơ quan lành trong không gian 3 chiều (3D) Điều đó giúp cho việc lập kế hoạch điều trị tương thích 3 chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT)

Thay vì chỉ sử dụng các trường chiếu có dạng hình chữ nhật hoặc hình vuông như kỹ thuật xạ trị thường quy 2D (Hình 1.6a) thì kỹ thuật 3D-CRT với sự có mặt của các ống chuẩn trực đa lá MLC (Hình 1.6b), hình dạng của trường chiếu được điều chỉnh phù hợp với hình dạng bất kỳ để có thể bao khít khối u theo từng hướng chiếu giúp làm giảm thiểu liều tới các cơ quan lành xung quanh

Hình 1.6: Kỹ thuật xạ trị thường quy 2D (a) và kỹ thuật xạ trị 3D-CRT (b) [79]

Đối với những khối u có hình dạng phức tạp và nằm sát các cơ quan lành thì kỹ thuật này khó có thể đạt được liều hấp thụ đủ cao tới khối u trong khi đó liều tới các cơ quan vẫn phải đảm bảo nằm trong giới hạn cho phép Bởi vì cường độ trong mỗi trường chiếu trong

kỹ thuật này đồng nhất như nhau nên các cơ quan lành cũng nhận một liều hấp thụ tương đương khối u Đây chính là nhược điểm của kỹ thuật 3D-CRT, để khắc phục nhược điểm này, kỹ thuật xạ trị điều biến liều ra đời cho phép giảm thiểu liều tới mô lành mà vẫn đảm bảo liều cao đến khối u

14

1.3.3 Kỹ thuật xạ trị trường trong trường FIF

Kỹ thuật xạ trị trường trong trường (FIF, Field in Field) là một kỹ thuật khác được cải tiến

từ kỹ thuật 3D-CRT trước đó bằng việc bố trí thêm các trường chiếu nhỏ nằm bên trong các trường chiếu lớn Các trường chiếu nhỏ này tạo ra các điều chỉnh phân bố liều của các trường chiếu lớn Từ đó, tạo ra phân bố liều biến đổi giống như biến đổi cường độ chùm tia Với FIF, sự phân bố của các đường đồng liều cũng có thể điều chỉnh để phù hợp với các khối u có hình cong móng ngựa Đây là một ưu thế của kỹ thuật này so với kỹ thuật 3D-CRT

1.3.4 Kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ IMRT

Kỹ thuật xạ trị IMRT được coi là phát triển thú vị nhất trong xạ trị kể từ khi hình ảnh chụp CT được đưa vào hệ thống phần mềm lập kế hoạch điều trị Người đầu tiên đặt nền móng cho kỹ thuật này là Brahme vào năm 1982 [51]

Ý tưởng cơ bản của kỹ thuật IMRT là điều biến cường độ của chùm tia tới để đạt được phân bố liều tới khối u trong không gian tốt hơn bằng cách giảm cường độ của chùm tia đi qua các cấu trúc quan trọng đặc biệt nhạy cảm và tăng cường cường độ của những chùm tia đi qua khối u

Hình 1.7: Minh họa nguyên lý cơ bản của kỹ thuật 3D-CRT (trái) và IMRT (phải)

15

Hình 1.7 minh họa cho sự khác nhau cơ bản giữa kỹ thuật 3D-CRT và IMRT Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT gồm 5 hướng chiếu với cường độ đồng nhất giống nhau trong khi đó cường độ của mỗi hướng trong kỹ thuật xạ trị IMRT đều được điều biến Chính vì thế, kỹ thuật này tạo ra phân bố liều tốt hơn kỹ thuật 3D-CRT

Như vậy, IMRT có thể được định nghĩa là một kỹ thuật điều trị bức xạ với nhiều trường chiếu, trong đó có ít nhất một trường chiếu có cường độ được điều biến, phân bố liều mong muốn trong mục tiêu nhận được sau khi chồng chập từ các chùm tia với các hướng khác nhau và kết quả là mục tiêu nhận được cường độ không đồng nhất, phù hợp với yêu cầu [18, 79]

1.3.5 Kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn (VMAT)

Kỹ thuật IMRT với Gantry quay điều biến cường độ hay còn gọi là kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn (VMAT, Volumetric Modulated Arc Therapy) là một sự phát triển mới của kỹ thuật xạ trị IMRT, cho phép phân phát liều có độ đồng nhất cao hơn trong thể tích khối u Trong kỹ thuật này, đầu máy gia tốc sẽ được quay xung quanh bệnh nhân một cách liên tục theo một hay nhiều vòng cung khi phát tia nên thời gian điều trị và số

MU (Monitor Unit) phát ra ít hơn so với kỹ thuật xạ trị IMRT thông thường Tùy thuộc vào hình dạng, kích thước và vị trí khối u mà kế hoạch xạ trị VMAT được lập cho đầu máy quét một nửa vòng tròn hay cả một vòng tròn [1, 51]

Hình 1.8: Phân bố liều của kỹ thuật IMRT và VMAT

16

Kỹ thuật VMAT hiệu quả hơn IMRT thông thường do kỹ thuật IMRT chỉ được xạ trị tại các vị trí và góc chiếu cố định, trong khi đó, kỹ thuật VMAT lại được thực hiện tại mọi góc chiếu, do đó thuận lợi hơn trong việc biến đổi cường độ chùm tia và tối ưu hóa kế hoạch xạ trị (Hình 1.8)

1.3.6 Kỹ thuật xạ trị dưới hướng dẫn hình ảnh (IGRT)

Xạ trị dưới hướng dẫn hình ảnh (IGRT, Image-Guided Radiation Therapy) là phương pháp sử dụng hình ảnh trong quá trình xạ trị để nâng cao độ chính xác trong điều trị Các máy gia tốc được trang bị công nghệ hình ảnh cho phép các bác sĩ chụp hình CT của vùng cơ thể có khối u trước và trong qua trình điều trị Bằng cách so sánh các hình ảnh này với các hình ảnh CT được chụp trong quá trình mô phỏng Tư thế của bệnh nhân và các chùm tia có thể được điều chỉnh để nhắm mục tiêu chính xác liều bức xạ tới khối u So với kỹ thuật xạ trị IMRT, kỹ thuật IGRT cho phép chiếu xạ chính xác vào khối u và bảo vệ các cơ quan quan trọng tốt hơn, đặc biết là những khối u thuộc vùng cơ thể di động như phổi, bụng, chậu,

1.4 Kết luận chương 1

Chương này đã trình bày tổng quan về ung thư và các kỹ thuật điều trị dùng bức xạ (xạ trị): Các kỹ thuật xạ ngoài thường dùng như: 2D, 3D-CRT, FIF, IMRT, VMAT và IGRT được mô tả và đánh giá ưu và hạn chế của từng loại kỹ thuật Trong đó, đặc biệt giới thiệu kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ IMRT với nhiều ưu điểm giảm liều ở mô lành, đủ liều tới khối u hy vọng sớm được áp dụng thường quy trong lâm sàng tại các cơ sở xạ trị

tại Việt Nam

2.1 Sự phát triển từ kỹ thuật 3D-CRT đến IMRT

Kỹ thuật xạ trị IMRT xuất hiện trong lâm sàng như là một bước phát triển vượt bậc của kỹ thuật 3D-CRT trong những năm 1980 và được ứng dụng tại Mỹ vào năm 1990 [1, 2] Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT (lập kế hoạch thuận) được thiết lập dựa trên cơ sở tối ưu hóa phân bố liều theo cách thủ công Có nghĩa là người lập kế hoạch điều trị chọn tất cả các thông số chùm tia, chẳng hạn như năng lượng, hướng chiếu, hình dạng chùm tia, trọng số, nêm lọc,… sau đó tính toán phân bố liều và hiển thị kết quả Dựa trên kết quả đã được tính toán, người lập kế hoạch thay đổi các thông số đầu vào cho đến khi kế hoạch đạt được kết quả mong muốn Đây được gọi là kỹ thuật lập kế hoạch thuận Khác với 3D-CRT, kỹ thuật

xạ trị IMRT (Hình 2.1) được giải quyết theo cách ngược lại (lập kế hoạch ngược) [8, 51]

Số lượng chùm tia, hướng chiếu và năng lượng chùm tia sẽ được đưa vào ngay từ ban đầu dựa trên cơ sở những hiểu biết của người lập kế hoạch xạ trị về cấu trúc sinh học cũng như yêu cầu liều lượng của mỗi cơ quan Sau đó, người lập kế hoạch tiến hành việc tối ưu hóa

và máy tính sẽ tối ưu phân bố cường độ chùm tia bằng việc chồng chập các trường chiếu được chia nhỏ sao cho các đường đồng liều bao sát khối u Với sự hỗ trợ của máy tính, người lập kế hoạch chỉ cần lặp đi lặp lại các thông số này cho đến khi đạt được kết quả tốt nhất Về mặt nguyên lý, IMRT thiết kế các trường chiếu theo không gian ba chiều như 3D-CRT nhưng các trường chiếu được chia ra thành nhiều chùm tia nhỏ (beamlet hoặc là

18

segment) và điều biến, kiểm soát cường độ của các chùm tia nhỏ này để đảm bảo phân bố liều chính xác đến thể tích cần điều trị

Hình 2.1: So sánh phân bố cường độ giữa kế hoạch 3D (trái) và IMRT (phải) [20]

Để tạo ra các chùm tia nhỏ cho kỹ thuật IMRT, người ta thường dùng một bộ phận che chắn bức xạ bổ sung cho máy gia tốc Đó là các tấm chuẩn trực đa lá (Multileaf collimator, MLC) Tuy nhiên, MLC không phải là thiết bị tiên quyết cho việc thực hiện kế hoạch IMRT Hiệu quả của IMRT chủ yếu là nhờ sử dụng các trường chiếu điều biến cường

độ và sử dụng các thuật toán tối ưu trên máy tính; MLC chỉ đơn thuần là một công cụ góp phần cho cấp liều điều biến cường độ trở nên hiệu quả hơn [54] Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ sử dụng các ngàm độc lập (Independent jaws) trên phần mềm lập kế hoạch Prowess Panther 4.6 của Mỹ

2.2 Các loại kỹ thuật xạ trị IMRT

Kỹ thuật xạ trị IMRT được chia ra làm nhiều loại được trình bày như trong Hình 2.2 gồm kỹ thuật IMRT với cần máy (Gantry) cố định cấp liều sử dụng bộ chuẩn trực đa lá MLC (cấp liều tĩnh: Step-and-Shoot và cấp liều động: Dynamic) và kỹ thuật IMRT với Gantry quay điều biến cường độ hay còn gọi là kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) Loại cấp liều tĩnh là loại đơn giản nhất trong

kỹ thuật IMRT gantry cố định trong đó sự di chuyển của các lá MLC và cấp liều được thực

19

hiện các thời điểm khác nhau; trong khi đó, loại cấp liều động khác với cấp liều tĩnh ở chỗ các lá MLC di chuyển và liều lượng bức xạ vừa được phân phát cùng một lúc [51]

Hình 2.2: Các loại kỹ thuật IMRT hiện nay [51]

2.3 Kỹ thuật xạ trị IMRT với các ngàm chuyển động độc lập (JO-IMRT)

Kỹ thuật IMRT được thực hiện trên những máy gia tốc có ống chuẩn trực đa lá Tuy nhiên, với các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam, việc áp dụng kỹ thuật IMRT với MLC là không dễ dàng [3] Các khó khăn bao gồm vốn đầu tư và việc bảo đảm chất lượng cho thiết bị Các MLC thường bị hư hỏng và cần được bảo dưỡng đặc biệt để vận hành trơn tru Do đó, kỹ thuật IMRT cũng có khả năng thực hiện với máy gia tốc chỉ có các ngàm chuyển động độc lập (Jaws-Only) Ý tưởng về Jaw - Only được hai tác giả Dai

J R và Hu Y M phát triển (1999) [25] Theo đó thay vì sử dụng các lá MLC (Hình 2.3)

để tạo ra các trường chiếu có hình dạng bất kỳ có thể dùng các ngàm sẵn có của máy gia tốc để tạo ra các trường chiếu nhỏ hình chữ nhật Kỹ thuật này được gọi là JO-IMRT được tích hợp trên phần mềm lập kế hoạch Prowess Panther, Prowess Inc, Mỹ Trong kỹ thuật này, chùm tia được chia nhỏ thành nhiều chùm tia đơn vị, trọng số của các chùm tia đơn vị được tối ưu hóa để tạo nên bản đồ phân bố cường độ cho mỗi chùm tia

Hình 2.4: Hình dạng chùm tia được tạo ra bởi MLC (trái) và Jaws (phải)

21

Sự khác nhau giữa MLC-IMRT và JO-IMRT là MLC-IMRT chia các trường chiếu thành các phân đoạn có hình dạng bất kỳ, còn JO-IMRT chia các trường chiếu ra các phân đoạn hình chữ nhật hoặc hình vuông, nhưng với nhiều hình chữ nhật khác nhau cũng bám sát được hình dạng khối u [7]

2.4 Lập kế hoạch xạ trị

2.4.1 Hệ thống phần mềm lập kế hoạch xạ trị

Mục đích của xạ trị là tiêu diệt các tế bào ung thư bằng tia bức xạ ion hóa với năng lượng và liều lượng thích hợp Một trong những yêu cầu thiết yếu quyết định đến thành công trong xạ trị là tính toán liều cho bệnh nhân trước khi xạ trị hay còn gọi là lập kế hoạch

xạ trị Lập kế hoạch xạ trị yêu cầu tính toán một loạt các thông số cho việc phân phát liều lượng phóng xạ cho bệnh nhân nhờ vào các hệ thống phần mềm lập kế hoạch (Treatment Planning System, TPS) [51] Sự khác biệt giữa các TPS ở cách xác định các thông số đầu vào, đầu ra, các tiêu chuẩn được sử dụng để đánh giá kế hoạch và các kỹ thuật lập kế hoạch (Bảng 2.1) Vấn đề khó khăn lớn cần phải giải quyết của các hệ thống lập kế hoạch hiện tại là các thuật toán tính liều bởi vì việc tính liều có chính xác hay không phụ thuộc rất nhiều vào các thuật toán [21] Bảng 2.1 cho thấy hầu hết các phần mềm lập kế hoạch sử dụng thuật toán CCC/CCS, PBC, AAA Trong khi đó, thuật toán MC chưa được áp dụng phổ biến Các thuật toán này sẽ được giới thiệu kỹ hơn ở phần dưới

Bảng 2.1: Các hệ thống lập kế hoạch [51]

Theo thống kê vào năm 2017 [86], hệ thống phần mềm lập kế hoạch được sử dụng phổ biến nhất hiện nay tại các trung tâm ung bướu trên thế giới là Eclipse của hãng Varian

22

với tỷ lệ 46% trong tổng số 94 quốc gia khảo sát, tiếp theo là Monaco của hãng Elekta và Pinnacle của hãng Philips (Hình 2.5) Tại Khoa ung bướu - Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai, chúng tôi sử dụng hệ thống phần mềm lập kế hoạch Panther của hãng Prowess Ngoài ra phần mềm này còn đang được sử dụng tại Bệnh viện Bạch Mai, Bệnh viện K, Bệnh viện Kiên Giang,… Như vậy, dựa vào thống kê trong Hình 2.5 cho thấy rằng phần mềm lập kế hoạch Panther nằm trong 6% tổng số các phần mềm khác tồn tại trên thị trường Do đó kỹ thuật JO-IMRT thực hiện trên phần mềm này còn khá mới mẻ và không được áp dụng phổ biến, những đánh giá về kỹ thuật này còn khá ít ỏi Đặc biệt, việc đánh giá độ chính xác và hiệu quả điều trị của hệ thống lập kế hoạch này là một mục tiêu thực tiễn và cấp thiết Đây

là hướng nghiên cứu mà chưa có một công trình khoa học trong nước và quốc tế nào được công bố cho đến thời điểm này

Hình 2.5: Các hệ thống phần mềm lập kế hoạch [86]

2.4.2 Quy trình lập kế hoạch xạ trị 3D-CRT và JO-IMRT

Để đánh giá kỹ thuật JO-IMRT trên hệ thống lập kế hoạch xạ trị Panther, trước tiên chúng tôi so sánh JO-IMRT với kỹ thuật xạ trị truyền thống Theo đó, mỗi bệnh nhân đều được lập đồng thời hai kế hoạch JO-IMRT và kế hoạch 3D-CRT Sơ đồ quy trình xạ trị cho bệnh nhân ung thư được trình bày trong Hình 2.6

23

Kế hoạch JO-IMRT sử dụng 7 trường chiếu ở các góc: 0o, 50o, 100o, 150o, 200o, 250o

và 300o; mỗi trường chiếu gồm có 7 phân đoạn trường chiếu (segment); mức năng lượng 6

MV Kế hoạch 3D-CRT sử dụng 2 trường chiếu đối song: 90o và 270o Liều chỉ định cho

cả hai kế hoạch là 70 Gy (PTV1), 60 Gy (PTV2) và liều tới các cơ quan lành nằm trong giới hạn cho phép theo RTOG-0225 [32] Cụ thể, liều cực đại tới tủy sống không được vượt quá 45 Gy, liều trung bình tới tuyển mang tai nhỏ hơn 26 cGy

Hình 2.6: Quy trình lập kế hoạch xạ trị

2.4.3 Tính toán liều trong hệ thống phần mềm lập kế hoạch

Tính toán liều là một tính năng cơ bản mà bất kỳ hệ thống phần mềm lập kế hoạch (TPS) nào cũng có, nhưng không phải tất cả các TPS đều có độ chính xác giống nhau bởi

vì các TPS thường sử dụng thuật toán khác nhau [46, 64] Các thuật toán tính liều được phát triển mạnh mẽ từ năm 1950 [46] và được chia làm 3 nhóm chính: (1) dựa trên sự hiệu chỉnh (correction-based), (2) dựa trên mô hình hóa (model-based) và (3) dựa trên các nguyên lý cơ bản (principle-based)

24

Thuật toán tính liều dựa trên sự hiệu chỉnh là thuật toán tính liều dựa vào các giá trị nội suy hoặc ngoại suy từ các phép đo thực nghiệm trong một môi trường đồng nhất như: Phần trăm liều theo độ sâu (PDD) cho các kích thước trường khác nhau tại một khoảng cách từ nguồn đến bề mặt (SSD) nhất định; sự phân bố liều theo phương ngang (OCR), tỉ

số mô-phantom (TPR),… Sau đó thuật toán này sẽ hiệu chỉnh sự khác biệt giữa điều kiện điều trị và điều kiện đo lường Hiệu chỉnh ở đây bao gồm: Hiệu chỉnh sự suy giảm do môi trường không đồng nhất, hiệu chỉnh tán xạ, kích thước trường,… Đối với môi trường đồng nhất như nước, thuật toán này cho kết quả khá chính xác Tuy nhiên, đối với môi trường không đồng nhất như cơ thể (xương và phổi,…) thì thuật toán này kém chính xác [46] Thuật toán tính liều dựa trên mô hình hóa bắt đầu từ những nguyên lý vật lý và sau

đó đơn giản hóa các quá trình tương tác vật lý nhằm mô phỏng sự vận chuyển của các bức

xạ trong thực tế để tăng tốc độ tính toán Những quá trình tương tác vật lý này được đơn giản hóa bằng phương trình tích chập (convolution hoặc convolution - superposition) dùng trong môi trường không đồng nhất và cho độ chính xác khá cao Thuật toán này đã được

áp dụng trong các phần mềm lập kế hoạch của các nhà cung cấp khác nhau, với các biến thể khác nhau, gồm Pencil Beam Convolution (PBC), Analytical Anisotropic Algorithm (AAA), (Varian Medical System, Inc Palo Alto, CA, USA) và Collapse Cone Convolution (CCC), (Pinnacle, CMS XiO) Thuật toán tính liều của Prowess Panther thuộc nhóm này Thuật toán tính liều Monte Carlo dựa trên việc ứng dụng phương pháp Monte Carlo (MC) để mô phỏng sự vận chuyển của số lượng lớn các hạt photon và electron trong môi trường vật chất [13, 60, 75] Phương pháp MC thường được sử dụng như là công cụ để kiểm tra tính chính xác cho những thuật toán tính liều khác Phương pháp này mô tả chính xác bản chất vật lý của từng tương tác bởi xem xét riêng cho hình học của từng máy gia tốc, bộ phận tạo chùm tia, bề mặt bệnh nhân và sự không đồng đều về mật độ, cho phép xử

lý nhiều trường hợp tính liều phức tạp nên kết quả tính toán phân bố liều chính xác hơn Tuy nhiên, việc tính toán liều bằng phương pháp MC mất nhiều thời gian hơn so với những thuật toán tính liều khác [13]

25

2.5 Phương pháp đánh giá kế hoạch

Sau khi kế hoạch xạ trị được lập xong, Bác sĩ và Kỹ sư vật lý sẽ làm việc cùng nhau

để đánh giá kế hoạch này một cách cẩn thận Công việc chính của việc đánh giá kế hoạch

là xác định chính xác liều tới khối u và liều giới hạn tới các cơ quan lành Hiện nay có hai cách để đánh giá một kế hoạch xạ trị như:

- Đánh giá kế hoạch dựa vào phân bố liều trên từng lát cắt

- Đánh giá dựa trên biểu đồ liều lượng - thể tích (Dose volume histogram, DVH) Tuy nhiên, việc đánh giá kế hoạch xạ trị như vậy là chưa đủ bởi vì phân bố liều trên từng lát cắt và DVH không chứa thông tin không gian, không xem xét đến giải phẫu bệnh nhân, không cho thấy được sự tương quan giữa khối u và các mô lành [42, 55, 59] Do đó, một số các chỉ số được đề xuất để bổ sung cho việc đánh giá kế hoạch một cách triệt để như: chỉ số phù hợp (CI) dùng để xác định xem liều chỉ định có phủ hết thể tích PTV không

và chỉ số đồng nhất (HI) dùng để đánh giá độ đồng nhất liều trong thể tích PTV,… [16, 26, 71]

2.5.1 Đánh giá kế hoạch dựa vào phân bố liều trên từng lát cắt

Dựa vào phân bố liều (isodose distribution) trên từng lát cắt ảnh CT như trong hình 2.7, chúng ta có thể biết được đường phân bố liều chỉ định (prescription isodose line) có bao hết vùng thể tích cần chiếu xạ hay không và các cơ quan lành có nằm trong các đường đồng liều cao hay không [6]

Hình 2.7: Phân bố liều của kế hoạch xạ trị IMRT (trái) và 3D-CRT (phải)

26

Phân bố liều của kế hoạch xạ trị IMRT tốt hơn so với kế hoạch 3D-CRT vì đường đồng liều (65 Gy) bao sát khối u và tránh được các cơ quan lân cận như tuyến mang tai

Do đó, liều tới tuyến mang tai giảm đi đáng kể so với kế hoạch 3D-CRT

2.5.2 Đánh giá kế hoạch dựa vào biểu đồ phân bố liều - thể tích (DVH)

Biểu đồ liều lượng - thể tích (DVH) là một biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa liều hấp thụ với thể tích mô trong kế hoạch xạ trị, đã được Michael Goitein và Verhey đưa ra năm

1979 [68]

Hình 2.8: Biểu đồ liều lượng - thể tích

Dựa vào DVH, chúng ta có thể biết được bao nhiêu phần trăm thể tích của khối u và các cơ quan cần nhận được liều là bao nhiêu Từ đó, đánh giá được kế hoạch có đạt được liều chỉ định và liều tới các cơ quan lành nằm trong phạm vi cho phép hay không Nếu không đạt thì kế hoạch cần được thay đổi và tính toán lại

DVH cho biết nhiều thông tin hữu ích liên quan đến liều lượng và thể tích, do đó nó đóng một vai trò quan trọng trong việc phân tích và lựa chọn một kế hoạch xạ trị Nhưng đối với những kỹ thuật xạ trị hiện đại như: IMRT, VMAT, IGRT,… thì DVH vẫn còn rất nhiều hạn chế như sau [59]:

- Hình dạng đơn thuần của DVH đôi khi gây hiểu nhầm,