báo cáo ứng dụng phương pháp monte carlo trong xạ trị ung thư phổi bằng máy gia tốc tuyến tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MƠN VẬT LÝ HẠT NHÂN

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO TRONG XẠ
TRỊ UNG THƯ PHỔI BẰNG MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH
SVTH: TRẦN VĂN NGHĨA
GVHD: ThS. NGUYỄN THỊ CẨM THU
ThS. LÊ THANH XUÂN
GVPB: ThS. NGUYỄN TẤN CHÂU


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ
PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ
Chương 2: MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH VÀ
CHƯƠNG TRÌNH MCNP5
Chương 3: LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ UNG THƯ
PHỔI DỰA TRÊN PHẦN MỀM PROWESS
PANTHER
Chương 4: MƠ PHỎNG MÁY GIA TỐC TUYẾN
TÍNH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP5


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ
PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ

1.1 Tổng quan về ung

thư và xạ trị

Ung thư: là
nhóm các
bệnh liên
quan đến sự
thay đổi về
sinh sản, tăng
trưởng và
chức năng
của tế bào

Các phương
pháp điều trị

Xạ
trị

Hóa
trị

Phẫu
thuật

Ức
chế
nội
tiết tố

Điều

trị
kết
hợp


1.2 Các phương pháp xạ trị

Xạ trị trong (xạ trị áp sát)
• Là sử dụng các nguồn
đồng vị phóng xạ đặt
trong thể tích khối u để
đưa ra liều cục bộ nhằm
hạn chế ảnh hưởng tới
các mơ lành.
• Ưu điểm: liều tập trung
vào tâm khối u, vùng
thiếu oxy, ít nhạy tia nhất.
• Nhược điểm: chỉ dùng
với khối u nhỏ.

Xạ trị ngồi
• Là sử dụng các nguồn
năng lượng của các loại
bức xạ ion hóa để tiêu
diệt tế bào ung thư như
photon(tia X, tia gamma)
và bức xạ hạt(electron,
proton, neutron).
• Ưu điểm: cho phép diều
trị vùng lớn trên cơ thể và

có thể điều trị nhiều vùng
cùng lúc.
• Nhược điểm: ảnh hưởng
tới các cơ quan lành mà
nó đi qua.


Chương 2: MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH VÀ
CHƯƠNG TRÌNH MCNP5

2.1 Máy gia tốc
Các bộ phận chính của máy gia tốc dùng trong xạ trị:
Bộ cung cấp năng
lượng và điều biến
Nguồn cung cấp sóng
siêu cao tần
Súng
diện
tử

Hệ thống tăng tốc chùm electron
Hệ thống hội tụ, từ
trường lái tia

Đầu máy
điều trị

Chùm tia

2.2 Các đặc trưng cơ bản của
MCNP5

Số
liệu
hạt
nhân

Các
đặc
trưng
về
nguồn

Đánh
giá
sai
số

Giảm
sai
số

Kết
quả
bài
toán


Chương 3: LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI

DỰA TRÊN PHẦN MỀM PROWESS PANTHER

3.1 Quy trình xạ trị

Hội
chẩn

Quyết
định
điều
trị

Chụp
CT
mơ
phỏng
và cố
định
bệnh
nhân

Xác
định
thể
tích
khối
u ...

Lập
kế

hoạch
điều
trị

Đúc
chì

Điều
trị

Kiểm
tra
tình
hình
bệnh
nhân.

Theo
dõi
bệnh
nhân
sau
điều
trị


3.2 Lập kế hoạch xạ trị ca
ung thư phổi trái.

Khi chụp CT-Sim, bệnh nhân được đặt

nằm ngữa, hai tay đưa ra sau gối kê đầu

Yêu cầu

Liều chiếu vào khối u là 50 Gy, mỗi lần 2,5
Gy (dùng trong ca này)


Quy trình lập kế hoạch

 Chuẩn tâm chì:

Biểu tượng nút chọn cài đặt tâm chì
Hình ảnh sau khi chọn Cross
section of marker


2/ Vẽ đường contour:

Đường contour bao quanh khối u và cơ quan lành


 chọn trường chiếu và thêm wedge:

a

b

Hướng các trường chiếu khi khơng có wedge (a) và có wedge (b)

Ngồi ra, cịn có thể điều chỉnh kích thước của các trường chiếu sao
cho liều bao trọn hầu hết được khối u sao cho hồn hảo nhất.

Dạng hình học 3D của khối u và cơ quan lành


 Đánh giá ca lập kế hoạch:

Bảng DVH


Chương 4: MƠ PHỎNG MÁY GIA
TỐC TUYẾN TÍNH BẰNG CHƯƠNG
TRÌNH MCNP5
Cửa thốt
Bia
Bộ lọc phẳng
Buồng đo
Cấu
hình

Gương
Jaw Y
Jaw X
Tấm MICA
Khơng khí


 Nguồn phát – cấu hình phantom.

• Nguồn phát:
Khoảng năng
lượng (MeV)

Xác suất

Khoảng năng
lượng (MeV)

Xác suất

0,7 – 9,0

7,6 x 10

12,5 – 13,0

4,736 x 10

9,0 - 10

1,38 x 10

13,0 – 13,5

4,288 x 10

10,0 – 11,0

4,29 x 10

13,5 – 14,0

2,866 x 10

11,0 – 11,5

7,36 x 10

14,0 – 14,5

1,308 x 10

11,5 – 12,0

4,522 x 10

14,5 – 15,0

3,930 x 10

12,0 – 12,5

4,522 x 10

15,0 – 15,5

7,620 x 10

Các thông số mô phỏng cho
MCNP5

Số hạt
(NPS)

Thời
gian

Kỹ
thuật
giảm
phương
sai

Tally

Tally F8

Tally
FMESH


 Kích thước của phantom CT và các trường chiếu:

 Phantom CT:

X : -22,8992 cm đến 22,8992 cm
Y : -22,8992 cm đến 22,8992 cm
Z : -70,425 cm đến -116,198 cm

 Trường chiếu:
Trường 1: ứng với góc quay 60 , kích thước trường chiếu là 11,3
cm x 10,8 cm
Trường 2: ứng với góc quay 154 , kích thước trường chiếu là 10,3
cm x 10,8 cm
Trường 3: ứng với góc quay 330 , kích thước trường chiếu là 10,4
cm x 10,6 cm


 Tính liều và so sánh với chương trình Prowess Panther:


Vị trí

Tọa độ
điểm ảnh

Liều tương đối
Liều tương đối
MCNP (%)
Prowess Panther (%)

O

(297;251)

100

100

A

(275;261)

93,6

95,0

B

(264;269)

92,5

92,0

C

(251;278)

90,1

88,0


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

 Kết quả đạt được:
 Xây dựng được hình ảnh chụp CT trên bệnh nhân thực tế để
đưa vào MCNP5 thông qua phần mềm CODIM.

 Thiết lập được chính xác các trường chiếu.
 Kết quả thu được của q trình mơ phỏng sau khi so sánh với
kết quả thực nghiệm từ bệnh viện Đa khoa Kiên Giang cho
thấy kết quả thu được từ mô phỏng là khá tốt, có độ tin cậy
cao.
 Hạn chế:
 Chưa linh hoạt trong việc thiết lập các trường chiếu.
 Chưa xử lý được phần nhiễu do thăng giáng.
 Sai số thống kê và thăng giáng trong mơ phỏng này vẫn cịn
lớn dẫn tới khó phân tách các vùng có suất liều cao làm ảnh
hưởng tới phân bố suất liều giữa các vùng.


Kiến nghị:
 Để cải thiện những khó khăn, hạn chế trên cần phải xây
dựng phương án làm giảm thời gian tính tốn. Sử dụng một
số kỹ thuật giảm nhiễu phân bố liều trong mô phỏng MCNP
do thăng giáng gây nên.



Dự trữ :