LUẬN VĂN CAO HỌC Phân bố liều hấp thụ trong Phantom theo bề dày và khoảng cách đến trục của chùm photon năng lượng 6 MV và 15 MV dùng trong xạ trị

LUẬN VĂN CAO HỌC Phân bố liều hấp thụ trong Phantom theo bề dày và khoảng cách đến trục của chùm photon năng lượng 6 MV và 15 MV dùng trong xạ trị Khi nói đến bức xạ nói chung và bức xạ hạt nhân nói riêng mọi người thường nghĩ ngay đến tác hại...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG………

LUẬN VĂN CAO HỌC

Phân bố liều hấp thụ trong Phantom theo bề dày và khoảng cách đến trục của chùm photon năng lượng 6 MV và 15 MV dùng trong xạ trị

LỜI MỞ ĐẦU

Khi nói đến bức xạ nói chung và bức xạ hạt nhân nói riêng mọi người thường nghĩ ngay đến tác hại của nó Tác hại của bức xạ hạt nhân được thể hiện rõ rệt qua hậu quả hai quả bom nguyên tử mà Mỹ thả xuống Nhật Bản trong chiến tranh thế giới thứ II Và gần đây nhất là thảm họa nhà máy điện hạt nhân Trecnobưn,

Tuy nhiên, phục vụ cuộc sống nhằm kéo dài và nâng cao chất lượng cuộc sống

đó là mục đích của mọi ngành khoa học chân chính Bức xạ hạt nhân khi sử dụng với mục đính phá hoại hoặc trong những sự cố không kiểm soát thì nó có tác hại

vô cùng to lớn Nhưng khi sử dụng với mục đích cải thiện, nâng cao chất lượng và giúp ích cuộc sống thì bức xạ hạt nhân có rất nhiều ứng dụng quan trọng Bức xạ được sử dụng để phục vụ cuộc sống trong chiếu xạ, trong việc tạo giống mới và trong điều trị ung thư Cơ sở vật lý và sinh học của việc sử dụng chùm bức xạ hạt nhân nói chung và chùm photon Gamma nói riêng trong xạ trị là:

- Tương tác của chùm photon Gamma với vật chất

- Các hiệu ứng sinh học xảy ra trong cơ thể sống khi chiếu chùm photon

Trong cuộc sống có rất nhiều nguyên nhân và rất nhiều căn bệnh làm giảm tuổi thọ con người hoặc làm cuộc sống trở nên vô nghĩa vì luôn bị hành hạ bởi

sống là bệnh ung thư

Ung thư là một tập hợp các bệnh được biểu thị bởi sự phát triển lan rộng khối

u “Vấn đề ung thư” là một vấn đề chăm sóc sức khỏe có ý nghĩa nhất ở Châu Âu, vượt qua cả bệnh tim và là nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ tử vong cao Ở Canada và

Mỹ có tới 130000 và 1200000 người mỗi năm được chuẩn đoán là mắc bệnh ung thư [2] Đặc biệt là ở những nước đang phát triển như Việt Nam các yếu tố môi trường bị ô nhiễm, ăn uống chưa thực sự hợp vệ sinh … là những nguyên nhân làm gia tăng số người bị bệnh ung thư

Việc điều trị ung thư bằng tia xạ đã có một quá trình lịch sử rất lâu dài có thể nói từ năm 1895, khi Roentgen phát hiện ra tia X và tới ngày 27 tháng 10 năm

1951 bệnh nhân đầu tiên trên thế giới được điều trị bằng tia gamma Coban-60 Việc ra đời sử dụng đồng vị phóng xạ để điều trị ung thư gặp khá nhiều vấn đề bất cập Chính vì vậy có thể nói ảnh hưởng lớn nhất lên kỹ thuật xạ trị hiện đại là sự phát minh ra máy gia tốc tuyến tính vào những năm 1960 Từ đó tới nay, với việc

ứng dụng công nghệ thông tin, và các kỹ thuật chuẩn đoán, lập phác đồ điều trị,… vào trong xạ trị bằng máy gia tốc kết hợp với việc cải tiến về phần cơ khí đã làm cho phương pháp xạ trị đang dần thay thế hoàn toàn các phương pháp xạ trị từ xa khác, đem lại hiệu quả ngày càng cao trong điều trị ung thư

Ở Việt Nam, ngay từ những năm 1960 bệnh viện Ung Thư Trung Ương (bệnh viện K Hà Nội) đã dùng máy Coban, các nguồn radium vào trong xạ trị Bên cạnh

đó, một số cơ sở y tế khác như bệnh viện Bạch Mai – Hà Nội, bệnh viện Chợ Rẫy – Thành Phố Hồ Chí Minh, Viện Quân Y 103 đã sử dụng các đồng vị phóng xạ trong điều trị ung thư Máy gia tốc được đưa vào Việt Nam từ tháng 1 năm 2001 tại Bệnh Viện K – Hà Nội Hiện nay ngoài bệnh viện K – Hà Nội, ở nước ta đã có nhiều bệnh viện khác cũng đã sử dụng máy gia tốc trong xạ trị như Bệnh viện Bạch Mai, bệnh viện Chợ Rẫy, bệnh viện Ung bướu Trung ương, … Phương pháp

xạ trị từ xa dùng máy gia tốc hiện đang có xu hướng phát triển ở nước ta Tuy nhiên số lượng máy còn quá ít so với yêu cầu thực tế Và đây cũng là thiết bị mới đòi hỏi người sử dụng phải có kỹ thuật chuyên môn cao.Chính vì vậy việc tìm hiểu

và quảng bá những kiến thức về xạ trị, nguyên lý hoạt động của máy và tìm hiểu chính xác những thông số mà tia xạ của máy phát ra để sử dụng điều trị tốt cho

bệnh nhân là vấn đề rất cần thiết Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài: “ Phân bố liều

hấp thụ trong Phantom theo bề dày và khoảng cách đến trục của chùm photon năng lượng 6 MV và 15 MV dùng trong xạ trị ”

Mục đích của đề tài đặt ra:

Tìm hiểu cơ chế tương tác của chùm bức xạ với vật chất

Tìm hiểu phương pháp dùng chùm Photon trong xạ trị và những ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp xạ trị khác

Tìm hiểu cơ chế phát chùm photon của máy PRIMUS – Siemens và khảo sát

bằng thực nghiệm một số thông số đặc trưng của chùm Photon phát ra từ máy

PRIMUS – Siemens

Xác định phân bố liều hấp thụ trong phantom của chùm photon với mức năng lượng 6MV và 15MV theo bề dày với kích thước trường chiếu khác nhau, từ đó xác định vị trí điều trị Đồng thời xác định phân bố liều hấp thụ khoảng cách tới trục với bề dày khác nhau, từ đó đánh giá độ đồng đều và độ bằng phẳng của liều hấp thụ

Ngoài phần mở đầu kết luận bản luận văn này được chia thành ba chương

Chương 1: Cơ sở của phương pháp xạ trị dùng chùm Photon đề cập đến cơ

sở vật lý và cơ sở sinh học của việc sử dụng chùm Photon trong xạ trị, quá trình tương tác của photon với vật chất và với cơ thể sống, tác dụng sinh học của bức

xạ và các đơn vị đo liều lượng bức xạ

Chương 2 Phương pháp thực nghiệm trình bày vắn tắt nguyên lý cấu tạo và

nguyên lý hoạt động của máy gia tốc Primus- Siemens, phương pháp thực nghiệm xác định đặc trưng của chùm photon từ lối ra máy gia tốc

Chương 3 Kết quả thực nghiệm và thảo luận tiến hành thực nghiệm đo liều

hấp thụ tương đối của chùm photon trong phantom theo bề dày và khoảng cách tới trục Xây dựng đường cong liều hấp thụ tương đối của chùm photon trong phantom theo bề dày và khoảng cách tới trục, từ đó tiến hành đánh giá chất lượng chùm photon năng lượng 6 MV và 15MV phát ra từ máy gia tốc PRIMUS trong điều trị ung thư tại Bệnh Viện K

CHƯƠNG 1:

CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ DÙNG CHÙM

PHOTON

1.1 Tương tác của bức xạ gamma với vật chất [7]

Bức xạ gamma là chùm hạt photon có năng lượng lớn Khi đi trong môi trường vật chất, chúng tương tác với môi trường thông qua các hiệu ứng: hiệu ứng tán xạ, hiệu ứng hấp thụ quang điện, hiệu ứng tạo cặp và quang hạt nhân Các hiện tượng này có xảy ra hay không hoặc xảy ra với mức độ nào phụ thuộc vào năng lượng của photon gamma và nguyên tử số của môi trường mà nó đi qua Phương pháp xạ trị sử dụng chùm gamma với mức năng lượng lớn nhất là 15 MeV nên ta chỉ quan tâm tới các hiệu ứng hấp thụ quang điện, tán xạ Compton và hiện tượng tạo cặp

1.1.1 Hiện tượng hấp thụ quang điện

Khi năng lượng của bức xạ gamma tăng lên, lớn hơn thế năng ion hóa nguyên

tử, hiện tượng tán xạ Rayleigh không còn, xác suất xảy ra hiện tượng hấp thụ quang điện bắt đầu tăng Photon đến bị hấp thụ toàn bộ bởi một nguyên tử Năng lượng này được truyền toàn bộ cho một electron của nguyên tử Electron nhận được năng lượng lớn hơn thế năng ion hóa của nó nên bứt ra khỏi nguyên tử, gọi

là quang electron Một phần năng lượng để thắng thế năng ion hóa, phần còn lại biến thành động năng chuyển dộng của nó Để xảy ra hiện tượng hấp thụ quang điện đối với một electron nằm ở lớp nào đó của nguyên tử thì năng lượng của photon bị hấp thụ phải lớn hơn thế năng ion hóa của lớp đó Xác suất xảy ra hấp thụ quang điện được đặc trưng bằng tiết diện hấp thụ quang điện trên một nguyên

M

N

k  .

MA: nguyên tử gam của chất hấp thụ

NA: Số Avogadro

(1.1)

Mặt khác để đặc trưng cho khả năng hãm bức xạ hạt nhân của một môi trường, người ta thường dùng hệ số suy giảm khối Hệ số suy giảm khối của một môi trường đối với hiệu ứng quang điện được tính như sau:



trong đó Z là nguyên tử số của môi trường

Từ hai công thức trên ta thấy khi Z càng lớn thì hệ số hấp thụ quang điện càng lớn Nghĩa là hiện tượng quang điện xảy ra mạnh với với các chất có nguyên tử số lớn hay các nguyên tố nặng Mặt khác, khi năng lượng của bức xạ gamma tăng thì

1.1.2 Tán xạ Compton

quang điện giảm thì tiết diện tán xạ Compton tăng lên, đây là quá trình chủ yếu làm suy giảm năng lượng của bức xạ gamma đi trong môi trường vật chất

Tán xạ Compton là quá trình tán xạ không đàn hồi của photon gamma với các electron tự do hoặc electron liên kết yếu trong nguyên tử của môi trường Trong quá trình tán xạ Compton, photon gamma tới truyền một phần năng lượng của mình cho electron và bị tán xạ theo hường tạo với phương tới một góc nào đó gọi là góc tán xạ Kết quả là electron tán xạ nhận được một năng lượng giật lùi và năng lượng của chùm gamma thì bị giảm đi

Tán xạ Compton xảy ra mạnh khi năng lượng của bức xạ gamma lớn hơn nhiều so với năng lượng liên kết của electron Khi năng lượng của bức xạ gamma tăng, các electron tán xạ bay theo hướng ưu tiên về phía trước (nghĩa là góc tán xạ nhỏ) Năng lượng của bức xạ gamma tán xạ phụ thuộc vào góc tán xạ và năng lượng của bức xạ gamma tới theo công thức:

ɛt là năng lượng của bức xạ gamma tới

gamma tán xạ không phụ thuộc vào chất tán xạ mà chỉ phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ gamma tới và góc tán xạ Khi xảy ra tán xạ, photon bị tán xạ có thể bay theo góc tán xạ bất kỳ, nhưng xác suất tán xạ theo một góc nào đó lại phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ gamma tới và bản thân góc đó

xạ gamma tán xạ càng có xu hướng ưu tiên về phía trước

đổi không đáng kể, lúc đó electron bay theo phương gần vuông góc với nó Khi

với động năng cực đại

tán xạ Compton toàn phần trên một electron được tính theo công thức:

2 2

2 3 3

2 2

)21(

28)

21ln(

2

22.2

k k

k k k k k

k k

tử là:

 là góc tán xạ của gamma

( 1.6 )

( 1.7)

a A A C

A

Z N M

1.1.3 Hiện tượng tạo cặp

Khi năng lượng của bức xạ gamma tiếp tục tăng lên, có thể xảy ra hiện tượng tạo cặp Đây là hiện tượng chỉ xảy ra trong trường Coulomb của hạt nhân hoặc một electron, trong đó năng lượng của một photon gamma được biến đổi hoàn toàn thành các hạt vật chất

Xét quá trình tạo cặp xảy ra trong trường Coulomb của một hạt nhân Khi một photon năng lượng cao bay vào trong trường Coulomb của hạt nhân nó bị hấp

ra trường Coulomb cần thiết cũng tham gia vào quá trình tạo cặp, khối lượng nghỉ của nó cũng bị biến đổi trong quá trình này và nó cũng thu được một động năng giật lùi rất nhỏ Theo định luật bảo toàn năng lượng:

2 2

2 2

2

)(

2

c M M K T c m

K c M T T c m m c M

o e

e e e

M là khối lượng của hạt nhân trước và sau khi tạo cặp; K là động năng giật lùi của

MeV c

m e 1 , 022

bằng phương pháp thực nghiệm, thu được công thức tính gần đúng:



 tc Z ln

trong đó, Z là nguyên tử số của môi trường

Từ công thức trên có thể thấy hiện tượng tạo cặp xảy ra mạnh trong trường Coulomb của hạt nhân khi môi trường có nguyên tử số càng lớn và khi năng lượng của lượng tử gamma càng tăng Người ta thấy rằng, khi năng lượng lớn hơn ngưỡng tạo cặp, tiết hiện tạo cặp sẽ tăng nhanh khi năng lượng của bức xạ gamma tăng

Xét quá trình tạo cặp xảy ra trong trường Coulomb của một electron Khi

đó, có hai cặp electron - positron được tạo thành Ngưỡng tạo cặp trong trường hợp này gấp đôi trong trường hợp trong trường Coulomb của hạt nhân, có giá trị là:

MeV c

m e



Tuy nhiên, xác suất tạo cặp trong trường Coulomb của electron nhỏ hơn rất

nhiều so với xác suất tạo cặp trong trường Coulomb của hạt nhân

1.2 Hiệu ứng sinh học của bức xạ

1.2.1 Tác dụng sinh học của điều trị tia xạ

a Cấu tạo tế bào của cơ thể người [2,8,9]

Cơ thể người cấu tạo từ các cơ quan như tim, phổi, não,… Các cơ quan 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 20micromet Trong

thể 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

- Màng tế bào thực hiện chao đổi chất với môi trường ngoài

 là năng lượng của lượng tử gamma

( 1.13 )

- Bào tương là nơi xảy ra các phản ứng hóa học, bẻ gãy các phân tử phức tạp thành các phần tử đơn giản và lấy năng lượng nhiệt tỏa ra (dị hóa), hay tổng hợp các phân tử cần thiết cho tế bào

- Trong nhân có ADN là một đại phân tử hữu cơ chứa các thông tin quan trọng để thực 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 [2,8,9]

Hình 1.1 Cấu tạo tế bào của cơ thể người

b Cơ sở sinh học của điều trị tia xạ

Năm (1943), tác giả Albert Bechem đã xuất bản cuốn sách “các nguyên tắc

liều lượng Radium, và tia X”, được xem là cơ sở sinh học phóng xạ:

Vùng tế bào có tỉ lệ máu lớn hơn, nhạy cảm tia xạ hơn Các tế bào cơ thể

trong giai đoạn phân chia nhạy cảm với tia xạ nhất Ngày nay ta còn áp dụng phương pháp tăng Oxy, tăng nhiệt ở vùng chiếu tia Để đề ra các kỹ thuật chỉ định tia xạ, người ta dựa trên các pha “phase” phân chia của tế bào, trên sự phản ứng

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 Tế bào biệt hóa kháng tia hơn loại không biệt hóa Phân bố hợp lý tổng liều điều trị và liều lượng mỗi lần chiếu

Chu kỳ sinh sản tế bào:

Sự tổng hợp S (Sythesis)

Phân chia M (Mitotic)

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

+ G2: 30  1,5h

Chu kỳ sinh sản của tế bào được đưa trong hình 1-2

Hình1.2 Chu kỳ sinh sản của tế bào

Khi bức xạ xuyên vào trong các mô tế bào của cơ thể sống, nó tương tác chủ yếu thông qua các quá trình ion hóa Kết quả của quá trình ion hóa trong tế bào là tạo ra các cặp ion có khả năng phá hoại cấu trúc phân tử của tế bào, làm tế bào bị biến đổi hoặc bị tiêu diệt

Đối với con người, cấu tạo mô cơ thể chủ yếu là nước Khi bị chiếu xạ, phân tử

tạo ra các ion khác,… năng lượng của bức xạ khi đi qua cơ thể người càng lớn thì

số lượng ion tạo ra càng nhiều Các ion này gây ra phản ứng rất mạnh, tác động trực tiếp tới các phân tử sinh học phổ biến Là protein, lipit, ADN làm cho cấu trúc

* Kìm hãm hoặc ngăn cản sự phân chia tế bào

* Làm sai sót nhiễm sắc thể dẫn tới việc tế bào bị chết hoặc bị biến đổi chức năng hoặc gây đột biến gen, đó là do các tổn thương sau đó có thể làm mất hoặc xắp xếp lại các vật chất di truyền trên phân tử ADN

* làm chết tế bào Trong đó quá trình làm chết tế bào là quá trình quan trọng nhất trong việc điều trị ung thư

1.2.2 Tương tác của bức xạ ion hóa với cơ thể sống

Khi bức xạ tác dụng lên cơ thể, chủ yếu gây ra tác dụng ion hóa, tạo ra các cặp ion hóa có khả năng phá hoại cấu trúc phân tử của các tế bào làm cho các tế bào bị biến đổi hay hủy diệt Trên cơ thể con người chủ yếu (>85%) là nước Khi bị chiếu

thành các bức xạ thứ cấp, tiếp tục phá hủy tế bào, sự phân chia tế bào sẽ chậm đi hoặc dừng lại

Tác dụng trực tiếp của tia xạ lên sự phá hủy diệt tế bào chỉ vào khoảng 20% Còn lại chủ yếu là do tác dụng gián tiếp

Năng lượng và cường độ bức xạ khi đi qua cơ thể con người nói riêng hay đi qua cơ thể sinh vật nói chung giảm đi do sự hấp thụ năng lượng của các tế bào Sự hấp thụ năng lượng của tế bào thường dẫn tới hiện tượng ion hóa các nguyên tử của vật chất sống và hậu quả là tế bào bị phá hủy

Nói chung năng lượng của bức xạ càng lớn, số cặp ion hóa do chúng tạo ra càng nhiều Thông thường các hạt mang điện có năng lượng như nhau Tuy nhiên, tùy thuộc vào vận tốc của hạt nhanh hay chậm mà mật độ ion hóa có thể khác nhau Tia anpha thường có vận tốc nhỏ hơn tia bêta nhưng lại có khả năng ion hóa nhanh hơn

Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn quá trình này

1 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

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

2 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 trong một số tổn thương có thể làm mất hoặc xắp 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 sai sót xác định có thể làm chết tế bào hoặc biến đổi một 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

3 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 đột biến gen

4 Sự chết của tế bào: Quá trình chiếu xạ có thể làm chết tế bào hoặc có thể dẫn tới tất cả hiệu ứng trên Quá trình chết tế bào là quá trình quan trong nhất trong điều trị bệnh ung thư Quá trình này thường được biểu diễn bằng tỷ lệ sống sót của tế bào sau khi chiếu một một liều xác định Hiệu ứng – liều đối với tỷ lệ sống sót của tế bào sau khi chiếu được biểu diễn trên hình 1-3 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 bị tổn thương

Hình 1.3 Mối tương quan giữa hiện tượng hấp thụ và tỷ lệ sống sót [6]

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 1-4 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

Tùy theo liều lượng bức xạ do cơ thể hấp thụ ít hay nhiều mà các biến đổi nói trên có thể được phục hồi Ngoài các yếu tố liều lượng, tác hại của bức xạ còn phụ thuộc vào yếu tố thời gian Cùng với 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 sai sót của nhiễm sắc thể [6]

1.3 Các đơn vị đo liều bức xạ

1.3.1 Hoạt độ phóng xạ

Hoạt độ phóng xạ của một nguồn phóng xạ hay một lượng chất phóng xạ nào đó chính là số hạt nhân phân rã phóng xạ trong một đơn vị thời gian Nếu trong một lượng chất phóng xạ có N hạt nhân phóng xạ, thì hoạt độ phóng xạ của

nó được tính theo công thức sau

)exp(

)exp(

Theo định nghĩa, Becquerel và Curie có mối liên hệ như sau:

1.3.2 Liều chiếu và suất liều chiếu

a Liều chiếu

Liều chiếu chỉ áp dụng cho bức xạ gamma hoặc tia X, còn môi trường chiếu

Ngoài đơn vị C/kg, trong kỹ thuật người ta còn dùng đơn vị đo liều chiếu là Rơnghen, viết tắt là R Theo định nghĩa Rơnghen là một lượng bức xạ gamma hoặc tia X khi bị dừng lại toàn bộ trong 1kg không khí ở điều kiện tiêu chuẩn sẽ

Theo định nghĩa có thể chuyển đổi từ Coulomb/ kilôgam sang Rơnghen theo tỷ lệ như sau:

b Suất liều chiếu

Suất liều chiếu chính là liều chiếu trong một đơn vị thời gian Suất liều chiếu, ký hiệu là

Trong hệ SI, đơn vị đo suất liều chiếu là C/kg.s Tuy nhiên trong thực nghiệm đơn vị đo suất liều chiếu thường dùng là Rơnghen/giờ Rơnghen/giờ được ký hiệu la R/h, thông thường suất liều chiếu thường dùng nhiều hơn cả là

tương đương, cho phép mở rộng đối tượng bức xạ nghiên cứu và môi trường chiếu

xạ Liều chiếu chỉ có thể áp dụng cho bức xạ gamma hoặc tia X và môi trường chiếu xạ là không khí Còn liều hấp thụ và liều tương đương sẽ áp dụng cho các loại bức xạ ion hóa khác nhau và môi trường được chiếu xạ khác nhau

là năng lượng trung bình mà bức xạ ion hóa truyền cho vật chất môi trường có

Trong hệ SI, đơn vị đo liều hấp thụ là June/kilôgam, viết tắt là J/kg

1 J/kg là lượng bức xạ chiếu vào môi trường chiếu xạ sao cho chúng truyền cho 1kg môi trường vật chất đó một năng lượng là 1J

Trong thực tế, ngoài đơn vị đo liều hấp thụ là J/kg, người ta còn dùng đơn

vị là Gray viết tắt là Gy và Rad để đo liều hấp thụ Rad được viết tắt từ: “Radiation absorbed dose” Chuyển đổi từ J/kg sang Rad hoặc Gray và ngược lại theo tỷ lệ sau [8,10]:

Trong đó D là liều hấp thụ, X là liều chiếu còn f là hệ số tỷ lệ

Hệ số tỷ lệ f thực chất là hệ số chuyển đổi từ liều chiếu sang liều hấp thụ Giá trị của f tùy thuộc vào môi trường chiếu xạ và đơn vị đo liều hấp thụ và liều

D

Trong đó D là liều hấp thụ trong thời gian t

Đơn vị đo suất liều hấp thụ là Gy/s hay rad/s

1.3.4 Liều tương đương và suất liều tương đương

a Liều tương đương

Đối với sinh vật và cơ thể sống, dưới tác dụng của bức xạ hạt nhân có thể dẫn đến hiện tượng làm biến đổi hoặc gây tổn thương nào đó cho đối tượng được chiếu xạ Người ta gọi hiện tượng trên là hiệu ứng sinh học Với liều hấp thụ D cho trước, hiệu ứng sinh học còn phụ thuộc vào loại bức xạ được sử dụng, điều kiện chiếu xạ, khoảng thời gian chiếu xạ Đối với một sinh vật cho trước, để gây ra một tổn thưong xác định, trong các lần chiếu khác nhau thì cần một liều hấp thụ khác nhau Khi đánh giá ảnh hưởng của bức xạ đến hiệu ứng sinh học, thay cho liều hấp thụ ta dùng liều tương đương, ký hiệu là H

Với một loại bức xạ và môi trường sống xác định, liều tương đương tỷ lệ với liều hấp thụ Liều tương đương và liều hấp thụ liên hệ với nhau theo công thức sau [8]:

Trong đó: D là liều hấp thụ tính bằng rad còn H là liều tương đương tính bằng rem; Q là hệ số phẩm chất của bức xạ còn N là hệ số tính đến các yếu tố khác nhau như sự phân bố của liều chiếu

Hệ số phẩm chất Q dùng trong an toàn bức xạ đánh giá ảnh hưởng của các loại bức xạ lên đối tượng sinh học, cho biết mức độ nguy hiểm của từng loại bức

xạ đối với cơ thể sống Hệ số phẩm chất Q cho biết sự phụ thuộc của quá trình truyền năng lượng tuyến tính của bức xạ trong vật chất Ủy ban An toàn Phóng xạ Quốc tế (International Commission on Radiological Protection - ICRP) đã khuyến cáo hệ số phẩm chất đối với các bức xạ thông thường ứng với năng lượng khác nhau Giá trị hệ số phẩm chất do ICRP khuyến cáo được cho trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Giá trị của hệ số phẩm chất đối với các loại bức xạ

Nơtrôn năng lượng từ 10keV đến 100keV Từ 10 đến 20

Trong hệ SI, đơn vị đo liều tương đương là Sievert, kí hiệu là Sv Đối với bức xạ gamma, tia X và electron nếu liều tương đương là 1Sv Từ công thức 1.18 nếu D đo bằng rad, thì H đo bằng rem, còn nếu liều hấp thụ đo bằng Gy thì liều tương đương được tính ra rem Vì 1Gy = 100Rad, nên theo biểu thức (1.18) suy ra 1Sv = 100 rem

Như vậy, với cùng một đối tượng chiếu xạ và liều hấp thụ như nhau chẳng hạn

D = 100 rad, khi bức xạ chiếu là tia gamma liều hiệu ứng sinh học tương đương là

b Suất liều tương đương

Suất liều tương đương chính là liều tương đương trong một đơn vị thời gian Suất liều tương đương ký hiệu



H t

Q là hệ số phẩm chất; N là hệ số tính đến điều kiện chiếu và độ đồng đều khi chiếu, t là thời gian chiếu;

Liều giới hạn được hiểu là giá trị lớn nhất của liều hấp thụ tích lũy trong một năm mà người làm việc trực tiếp với bức xạ hạt nhân có thể chịu được, sao cho nếu bị chịu một liều hấp thụ tích lũy liên tục như vậy trong nhiều năm liên tục vẫn không ảnh hưởng đến sức khỏe của bản thân Liều hấp thụ cho phép còn phụ thuộc vào độ tuổi theo quy định chung về luật lao động, người có độ tuổi từ 18 tuổi trở nên mới được làm việc trong cơ sở sử dụng bức xạ hạt nhân ICRP đã khuyến cáo công thức tính liều hấp thụ tích lũy cho phép trong một năm đối với nhân viên, chuyên viên làm việc trực tiếp với nguồn phóng xạ trong một năm như sau [8]

D = 50(N – 18) mSv hay D = 5(N – 18) rem

thụ tích lũy trong một năm Tính trung bình, liều tích lũy cho phép là D = 50 mSv/năm Đối với các đối tượng khác liều hấp thụ cho phép giảm 10 lần Giá trị liều hấp thụ tích lũy toàn thân cho phép D được các cơ quan ICRP khuyến cáo tại các thời điểm khác nhau, được cho ở bảng 1 2

Bảng 1.2 Giới hạn liều hấp thụ tích lũy cho phép những người làm việc với

bức xạ tại thời điểm khác nhau 3

20 mSv/năm 1990 IRCP

Theo Pháp lệnh An toàn và Kiểm soát Bức xạ hạt nhân Việt Nam, liều hấp thụ tường đương cho toàn thân đối với nhân viên làm việc với nguồn phóng xạ và bức xạ hạt nhân là 20mSv trong một năm Trong 5 năm có một năm liều hấp thụ trên toàn thân có thể lên tới 50mSv Tuy nhiên tổng liều trong 5 năm liên tục không vượt quá 100mSv Quy định này phù hợp với quy định của Ủy ban An toàn Bức xạ Quốc tế Tuy nhiên các cơ quan trong cơ thể người có mức nhạy cảm khác nhau đối với bức xạ hạt nhân, nên có giới hạn cho phép tối đa đối với một số bộ phận có giá trị khác nhau

1.4 Phương pháp xạ trị dùng tia gamma

1.4.1 Khái niệm và mục đích xạ trị

Phương pháp xạ trị là tên gọi ngắn gọn của phương pháp điều trị bằng tia

xạ trong y học, là một trong ba phương pháp chính được sử dụng hiện nay để

Xạ trị là quá trình điều trị sử dụng các bức xạ ion hóa hay các tia xạ với liều lượng thích hợp chiếu tới khối u nhằm tiêu diệt các tế bào ung thư đồng thời gây

ra tổn thương nhỏ nhất cho các tế bào lành xung quanh

Mục đích của phương pháp xạ trị là nhằm phá hủy các tế bào ung thư và ngăn chặn sự phát triển thêm nữa và sự lây lan của các khối u

Điều trị bằng tia xạ sử dụng độc lập có thể chữa khỏi nhiều loại ung thư còn

ở giai đoạn khu trú tại chỗ như ung thư da, ung thư vòm họng, ở vùng đầu, cổ,… Phương pháp này cũng có thể được sử dụng kết hợp với phương pháp phẫu thuật trong những trường hợp ung thư đã phát hiện tương đối lớn Khi đó có thể chiếu xạ trước để giảm bớt kích thước khối u cho dễ mổ, hạn chế sự di căn lúc

mổ Cũng có thể sử dụng chiếu xạ sau khi mổ để diệt nốt những tế bào ung thư còn sót lại Cũng có thể kết hợp cả xạ trị trước và sau khi mổ Tùy theo từng trường hợp ta có thể lựa chọn phương pháp điều trị sao cho đạt hiệu quả cao nhất Phương pháp xạ trị cũng có thể kết hợp với những phương pháp điều trị hóa chất để tiêu diệt những tế bào ung thư tại khu vực mà điều trị hóa chất không thể tiêu diệt được

1.4.2 Nguyên tắc điều trị bằng tia xạ

 Bằng các biện pháp CT scanner, X-quang, phóng xạ…để biết thể tích cần chiếu

 Biết rõ những đặc điểm bệnh lý của khối u

Chọn lựa phương pháp thích hợp: Chỉ dùng xạ trị hay phối hợp phẫu thuật, hóa chất … hay chọn phối hợp cả hai phương pháp, chọn loại tia thích hợp, chiếu

từ ngoài vào hay đặt tại khối u

 Quy định liều tối ưu và thể tích dựa trên vị trí giải phẫu, loại tổ chức học, độ

ác tính … và những cấu trúc lành trong vùng chiếu xạ Bác sĩ không bao giờ do

dự trong việc thay đổi những điều đã quy định với những điều phát sinh

 Đánh giá từng giai đoạn về thể lực của bệnh nhân, sự đáp ứng của khối u và thể trạng của tổ chức lành trong khu vực điều trị

Bác sĩ điều trị phải cùng làm việc chặt chẽ với đội ngũ vật lý, kế hoạch điều trị

và bộ phận đo lường, không thể nhầm lẫn được đánh giá lâm sàng, hiểu sai về những quan niệm vật lý, không hoàn hảo về phác đồ điều trị và thực hiện phác đồ

u có ba cách thực hiện kỹ thuật này: dùng tấm áp bề mặt để điều trị các vùng như

da mặt, vùng đầu, vùng cổ, …; cách thứ hai là dùng các applicator để điều trị ở các khoang tự nhiên của cơ thể; loại thứ ba người ta sử dụng các kim cắm trực tiếp vào trong các khe, kẽ, trong mô, …

Xạ trị ngoài hay còn gọi là xạ trị từ xa là phương pháp xạ trị mà nguồn phát tia ở cách bệnh nhân một khoảng nào đó Đây là phương pháp rất phổ biến trong điều trị ung thư hiện nay Phương pháp này được tiến hành với chùm photon từ

chùm electron đã được gia tốc bởi máy gia tốc tuyến tính lái cho đập vào bia, cũng

có thể dùng trực tiếp chùm electron đã được gia tốc phát ra từ máy gia tốc

Nội dung của luận văn này đề cập đến xạ trị dùng chùm photon được tạo ra

từ máy gia tốc PRIMUS – SYMAN

1.4.4 Phương pháp xạ trị dùng máy gia tốc

a Các thiết bị xạ trị từ xa

Các thiết bị cung cấp chùm bức xạ trong phương pháp xạ trị từ xa gồm có:

Trước đây máy Cobal 60 được sử dụng khá rộng rãi trong phương pháp xạ trị từ xa Cho đến nay nó vẫn được áp dụng nhiều tại các cơ sở điều trị ung thư và vẫn đóng vai trò quan trọng tại các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam

Máy gia tốc ra đời cùng với sự phát triển, tin học đã tạo ra bước phát triển vượt trội về những đặc tính vật lý cũng như sinh học phóng xạ Ngày nay tại các nước công nghiệp phát triển, máy gia tốc đã gần như thay thế hoàn toàn các thiết

bị cũ trong lĩnh vực điều trị ung thư Tại các nước đang phát triển, tại các trung tâm điều trị quan trọng, máy gia tốc cũng đang dần được đưa vào áp dụng

Từ những năm 1960 – 1970 người ta đã chế tạo ra một số máy gia tốc để ứng dụng trong xạ trị Đó là loại máy gia tốc có nguyên tắc chế tạo dựa trên nguyên lý của máy gia tốc Van de Graaff, máy gia tốc Betatron Tuy nhiên trong các loại máy gia tốc này cho năng lượng hoặc là ở mức độ thấp hoặc năng lượng cao nhưng suất liều ở đầu ra của chùm tia còn thấp, mặt khác chúng lại khá cồng kềnh nên không thuận tiện cho việc sử dụng trong các kĩ thuật điều trị đồng tâm

Sau này, máy gia tốc tuyến tính (hay còn gọi là máy gia tốc thẳng hoặc Linac) xuất hiện đã trở thành một công cụ vượt trội trong lĩnh vực điều trị bằng phương pháp xạ trị ngoài Vượt lên hẳn các máy gia tốc được ứng dụng trước đây với suất liều chùm tia cao hơn rất nhiều (khoảng 10Gy/phút), kích thước trường chiếu rộng, hoàn toàn đồng tâm, đặc biệt lại có kích thước nhỏ gọn hơn và ít ồn hơn Điều này đã làm cho Linac gạt các loại máy gia tốc kia ra ngoài lề Ngày nay chúng không còn được sử dụng nữa

b Phương pháp xạ trị dùng máy gia tốc

Kỹ thuật xạ trị tư xa trước đây thường được sử dụng những thiết bị tạo chùm tia photon là loại máy Cobalt, máy phát tia X Đây là những loại máy đơn giản cho năng lượng chùm tia tạo ra không cao Trong đó máy Cobalt được ứng dụng rộng rãi nhất Nhưng bất lợi của nó là:

- Loại máy này chỉ cho hai loại chùm photon với năng lượng là 1,17 MeV và

1,33 MeV, nghĩa là không điều khiển được năng lượng

- Chùm tia có nhược điểm: độ đâm xuyên kém, liều mặt da cao, liều sâu phần

trăm thấp, độ rộng bán dạ của chùm tia lớn

- Có độ rò rỉ bức xạ từ đầu nguồn Suất liều bức xạ thấp và giảm theo thời

gian Do đó, càng về sau thì thời gian điều trị càng phải kéo dài Sau khoảng thời gian nào đó (khoảng 5 đến 7 năm) lại phải thay nguồn

- Độ an toàn không cao Do nguồn Cobalt 60 là nguồn phóng xạ nên nó luôn

phát chùm tia ngay cả khi ngừng chiếu xạ và ngay cả khi nguồn không được sử dụng bị thay đi

Kĩ thuật xạ trị từ xa hiện đại nhất là sử dụng máy gia tốc tuyến tính Trong đó chùm electron được gia tốc bằng sóng cao tần theo nguyên lí gia tốc thẳng rồi được đưa ra ngoài sử dụng để điều trị bằng electron hoặc được lái đập vào bia tạo ra chùm photon

Phương pháp xạ trị sử dụng máy gia tốc tuyến tính là một bước tiến lớn trong kỹ thuật xạ trị hiện đại Cơ sở của nhận định này là dựa trên những ưu việt của máy gia tốc:

- Máy gia tốc có thể cho hai loại chùm tia là chùm electron và chùm photon

- Có thể điều khiển được năng lượng chùm tia phát ra từ máy gia tốc

- Kích thước của vùng bán dạ chùm tia nhỏ, suất liều bức xạ cao

- Không cần thay thế nguồn bức xạ như trường hợp máy Cobalt

- Độ an toàn phóng xạ cao, do máy gia tốc không có nguồn phóng xạ, nó chỉ

phát chùm tia khi hoạt động

- Các đặc tính của chùm tia tốt hơn

Để đáp ứng yêu cầu cao nhất cho mục đích xạ trị, máy gia tốc phải được thiết

kế đạt yêu cầu cơ bản:

- Chùm bức xạ phát ra từ máy gia tốc phải được xác định rõ năng lượng và

có thể thay đổi được kích thước

- Liều lượng bức xạ của chùm tia phải đồng đều

- Liều lượng bức xạ phát ra từ thiết bị phải ổn định trong suốt thời gian sử

dụng nghĩa là năng lượng, cường độ và vị trí chùm tia có thể kiểm soát được

- Liều lượng có thể đo đạc một cách chính xác

- Hướng của chùm tia bức xạ có thể thay đổi được để có thể điều chỉnh được

đến mọi vị trí khác nhau

- Hệ thống giường điều trị có thể chuyển động được theo ba chiều với độ

chính xác cao

- Hệ thống cơ khí ổn định, linh hoạt Có hệ thống đo liều bức xạ, cảnh báo độ

nhiễm phóng xạ, che chắn đảm bảo khi vận hành thiết bị, tự động ngắt máy khi có

sự cố

Ở Việt Nam, máy gia tốc trong xạ trị được đưa vào sử dụng đầu tiên vào

tháng một năm 2001, tại Bệnh viện Ung Thư Trung Ương tạo ra hiệu quả điều trị

ung thư rất cao, hầu hết bệnh nhân điều trị đều cho kết quả điều trị rất tốt Được sử

dụng để điều trị ung thư vú, ung thư vòm họng, ung thư cổ tử cung, phổi, não,

xoang, hàm, ung thư da, … Bất lợi lớn nhất của phương pháp xạ trị này là chi phí

mua sắm, xây dựng cơ bản và bảo dưỡng hàng năm rất lớn Giá trị một chiếc máy

gia tốc khoảng 21 tỉ đồng, thời hạn sử dụng khoảng 15 năm Tại Mỹ điều trị theo

phương pháp này bệnh nhân phải trả 30 000 USD Đồng thời, để hỗ trợ cho xạ trị

cần đến các công đoạn chụp X quang, chụp cắt lớp CT, MRI, … để xác định chu

vi, thể tích, vị trí khối u để lập kế hoạch điều trị chính xác Các công đoạn hỗ trợ

Máy gia tốc Accelerator

Máy mô phỏng Simulator

Hệ thống phần mềm lập kế hoạch điều trị TPS

CT - Scanner

Máy gia tốc Accelerator

Máy mô phỏng Simulator

Hệ thống phần mềm lập kế hoạch điều trị TPS

CHƯƠNG 2:

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CHÙM PHOTON TỪ LỐI RA CỦA

MÁY GIA TỐC PRIMUS -SIEMENS

2.1 Máy gia tốc PRIMUS - Siemens dùng trong xạ trị[4,5,6]

2.1.1 Nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính dùng trong xạ trị

Máy gia tốc tuyến tính dùng trong xạ trị thường được chia thành 5 hệ thống đó là:

 Hệ thống phun, là một nguồn electron hay còn gọi là súng điện tử

 Hệ thống tần số vô tuyến bao gồm nguồn tần số vô tuyến sử dụng magneton hoặc klyston, bộ điều chế, ống dẫn sóng cao tần có chân không thấp trong

đó electron được gia tốc,…

 Hệ thống vận chuyển chùm tia có vai trò vận chuyển electron trong chân không từ ống dẫn sóng gia tốc tới bia hoặc lá tán xạ

 Hệ thống phụ trợ gồm hệ thống bơm chân không, hệ thống làm lạnh bằng nước, hệ thống chất điện môi bằng ga để truyền vi sóng từ bộ phận phát sóng vô tuyến tới ống dẫn sóng

 Hệ thống theo dõi và chuẩn trực chùm tia

Có thể minh họa các bộ phận chính của một máy gia tốc xạ trị bằng sơ đồ khối đơn giản như hình 2.1

Hình 2.1 Các bộ phận chính của máy gia tốc xạ trị

Bên cạnh đó còn rất nhiều phần khác đi kèm với máy gia tốc là [1]:

- Hệ thống collimator chuẩn thông dụng

- Hệ thống laser xác định trục quay của máy, trục thẳng đứng của chùm tia,

bộ hiển thị chùm tia bằng ánh sáng nhìn thấy

- Hệ thống camera theo dõi bệnh nhân, hệ thống đàm thoại giữa thày thuốc

và bệnh nhân

- Hệ thống máy tính điều khiển thiết bị; màn hình thông báo các số liệu liên

quan tới việc điều trị

- Hệ thống che chắn phóng xạ

- Hệ thống tự ngắt máy gia tốc khi có sự cố

Các hệ thống liên quan đến quá trình điều trị bằng máy gia tốc:

- Giường máy có thể điều khiển lên, xuống, quay theo các góc

- Hệ thống tính liều lượng và lập kế hoạch điều trị

- Hệ thống đo liều: máy đo tia phóng xạ, máy đo phòng hộ tia xạ,…

- Hệ thống làm khuôn chì,…

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc trong xạ trị

Ban đầu, các electron được sinh ra do bức xạ nhiệt từ súng điện tử, do Catôt được nung nóng Các electron sinh ra từ súng điện từ được điều chế thành các xung sau đó được phun vào buồng tăng tốc

Buồng tăng tốc có dạng cấu trúc dẫn sóng ở đó năng lượng cung cấp cho electron được lấy từ bộ phát sóng siêu cao tần với tần số khoảng 3000 Mhz Bức

xạ vi sóng phát ra dưới dạng sung ngắn Các bức xạ này được tạo ra bởi các bộ phát tần số vi sóng, đó là các “van” magnetron và klystron Klystron thường được dùng với các máy gia tốc năng lượng cao với năng lượng đỉnh là 5MW hoặc hơn nữa để gia tốc điện tử Các electron được phun vào ống dẫn sóng sao cho đồng bộ với xung của bức xạ vi sóng để chúng có thể được gia tốc Hệ thống ống dẫn sóng

và súng electron được hút chân không sao cho các electron gia tốc có thể chuyển động trong đó mà không bị va chạm với nguyên tử khí

Chùm electron được gia tốc trong buồng tăng tốc có xu hướng phân kỳ và không chuyển động chính xác dọc theo trục được Có nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng này Đó là do lực đẩy Coulomb giữa các electron mang điện tích cùng dấu, do sự lắp ghép không hoàn hảo làm cho cấu trúc ống dẫn sóng không hoàn toàn xuyên tâm, do tác động của điện từ trường ngoài, … Do đó, chùm electron gia tốc phải được lái một cách chủ động Trước hết sử dụng một điện trường hội tụ đồng trục để hội tụ chùm tia theo quỹ đạo thẳng Sau đó các cuộn lái tia tạo ra từ trường tác dụng lực lên các electron để dẫn chùm tia đi đúng theo hướng ống dẫn sóng từ đó hướng ra ngoài theo đường cong nào đó hoặc được uốn để hướng đến bia tạo tia X

Khi máy gia tốc ở chế độ phát chùm electron thì chùm electron được đưa trực tiếp vào đầu điều trị qua một cửa sổ nhỏ Sau đó được tán xạ trên các lá tán xạ hoặc được một từ trường quét ra trên một diện rộng theo yêu cầu của hình dạng, diện tích trường chiếu trong các trường hợp điều trị cụ thể Chùm tia được tạo hình dạng bằng các bộ lọc phẳng, nên, collimator sơ cấp, thứ cấp Liều lượng được kiểm soát bằng các detector

Còn nếu chế độ phát tia X thì chùm electron đã được gia tốc lại được uốn theo một đường cong thiết kế để đập vào bia Chùm electron có động năng lớn xuyên sâu vào bia, tương tác với các nguyên tử vật chất và bị hãm lại, phát ra tia X năng lượng cao Phổ năng lượng của tia X phát xạ và suất liều bức xạ phụ thuộc vào mức năng lượng của điện tử, số nguyên tử, bề dày bia và chất liệu dùng làm bia Chùm tia X phát ra cũng được kiểm soát về liều lượng, được định dạng phù hợp

Hầu hết các máy gia tốc xạ trị hiện nay đều có hai chế độ phát chùm photon

và chế độ phát electron Do đó, về cơ khí được chế tạo phù hợp để thay đổi cơ chế

từ chế độ này sang chế độ khác một cách linh hoạt Ví dụ như bia tia X có thể đưa

ra khi sử dụng chế độ phát tia X và được rút vào khi phát chùm electron Trong quá trình hoạt động, khi hãm chùm electron, bia tia X bị nóng lên, do đó cần có hệ thống làm nguội bằng nước

Với mục đích điều trị, máy gia tốc được thiết kế cơ khí chuyển động linh hoạt như cần máy và giường điều trị Các hệ hống này đều được kiểm soát an toàn bằng một chuỗi khóa liên động điện, cơ khí, nhiệt độ, áp suất và kiểm soát chùm bức xạ với nhau

2.1.3 Một số nét sơ lược về máy gia tốc xạ trị Primus

Đây là máy gia tốc hiện đang được sử dụng điều trị ung thư tại Bệnh viện K - Hà Nội và ở một số cơ sở điều trị khác Máy có nguyên lý cấu tạo và hoạt động như loại máy Megavolt trong xạ trị đã được trình bày ở phần trên.[3,4] Trên hình 2.2 là hình ảnh của máy gia tốc xạ trị Primus đang được sử dụng điều trị ung thư

Hình 2.2 Máy gia tốc xạ trị Primus

Khi máy ở chế độ phát tia gamma, chùm electron sau khi được gia tốc được đưa đến đập vào bia, tạo ra chùm tia X đi ra từ cửa sổ trong đầu máy điều trị Tuy nhiên, chùm tia được lấy ra để điều trị không phải là chùm tia sơ cấp này mà là chùm tia sau khi đã đi qua một hệ thống các collimator che chắn, lọc, nêm,…Trong đó, lọc và nêm là các bộ phận dùng để lọc phẳng chùm tia, collimator sơ cấp để hạn chế kích thước trường cực đại của chùm tia X, collimator thứ cấp để định dạng trường chiếu

[3,4]