TÍNH LIỀU VÀ BẢO ĐẢM CHẤT LƯỢNG TRONG XẠ TRỊ ÁP SÁT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VÕ THÀNH NHƠN

TÍNH LIỀU VÀ BẢO ĐẢM CHẤT LƯỢNG
TRONG XẠ TRỊ ÁP SÁT
Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử Hạt nhân và Năng lượng cao
Mã số: 60 44 05

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN ĐÔNG SƠN

TP.HỒ CHÍ MINH – 2012


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến:
Lãnh đạo bệnh viện Đa khoa Kiên Giang và Khu xạ trị kỹ thuật cao đã tạo
điều kiện về thời gian và cơ sở vật chất để tôi thực hiện đề tài.
Các thầy cô trường ĐHKHTN TP.HCM đã trang bị cho tôi nguồn kiến
thức cơ sở để tôi có thể tiến hành thực hiện đề tài.
Ông Aphiyut Udomphon, kỹ sư vật lý của hãng Nucletron đã có những chỉ
dẫn hữa ích cho tôi về hệ thống lập kế hoạch điều trị của hãng.
Thầy Nguyễn Đông Sơn đã định hướng, góp ý và cung cấp cho tôi nguồn
tài liệu bổ ích trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài.
Bạn bè và gia đình đã luôn động viên tôi thực hiện đề tài.
Xin cảm ơn hội đồng phản biện sẽ chấm và góp ý để tôi hoàn thiện đề tài
này.

Một lần nữa xin nhận nơi tôi lòng biết ơn sâu sắc và lời hứa sẽ sử dụng
những kiến thức mà mình có được vào những công việc thật sự có ích.
Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 3/2012


MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. i
DANH MỤC THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN....................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ................................................................. vi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
Chương 1 .................................................................................................................. 4
TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ ÁP SÁT. ...................................................................... 4
1.1. Lược sử phát triển. .........................................................................................4
1.2. Khái niệm. ......................................................................................................7
1.3. Phân loại. ........................................................................................................7
1.4. Ứng dụng lâm sàng. .......................................................................................8
1.5. So sánh xạ áp sát và xạ từ xa. ........................................................................9
Chương 2 ................................................................................................................ 11
CƠ SỞ CỦA LIỆU PHÁP XẠ TRỊ ....................................................................... 11
2.1. Đặc tính nguồn xạ. ...................................................................................... 11
2.2. Tương tác của bức xạ với vật chất. ............................................................. 13
2.2.1. Tương tác của photon với nguyên tử. .............................................. 14
2.2.2. Tương tác của electron với nguyên tử. ............................................ 16
2.2.3. Tương tác của photon với vật chất................................................... 18
2.3. Tác dụng hóa sinh của bức xạ. .................................................................... 19
2.3.1. Sự ngăn cản phân chia tế bào........................................................... 20
2.3.2. Sự sai sót của nhiễm sắc thể. ........................................................... 21
2.3.3. Đột biến gen. .................................................................................... 21

2.3.4. Sự chết của tế bào. ........................................................................... 21
Chương 3 ................................................................................................................ 24
XÂY DỰNG QUY TRÌNH XẠ TRỊ ÁP SÁT ...................................................... 24
3.1. Thiết bị xạ trị áp sát..................................................................................... 24


3.2. Quy trình xạ trị áp sát .................................................................................. 28
3.2.1. Chuẩn bị bệnh nhân. ........................................................................ 31
3.2.2. Lập kế hoạch điều trị........................................................................ 32
3.2.3. Điều trị bệnh nhân. ........................................................................... 33
3.2.4. Sau khi điều trị. ................................................................................ 35
3.2.5. Bảo trì và bảo đảm chất lượng. ........................................................ 35
3.3. Những lỗi có thể xảy ra trong xạ áp sát ...................................................... 38
3.3.1. Giai đoạn chuẩn bị bệnh nhân.......................................................... 39
3.3.2. Giai đoạn lập kế hoạch điều trị ........................................................ 40
3.3.3. Giai đoạn điều trị bệnh nhân ............................................................ 41
3.3.4. Giai đoạn sau điều trị ....................................................................... 42
3.4. Phòng ngừa lỗi khi lập kế hoạch xạ trị áp sát ............................................. 43
3.4.1. Dùng phác đồ ................................................................................... 43
3.4.2. Dùng biểu mẫu. ................................................................................ 45
3.4.3. Người kiểm tra độc lập. ................................................................... 48
3.5. Quy trình xử lý sự cố khẩn cấp. .................................................................. 49
Chương 4 ................................................................................................................ 53
KỸ THUẬT TÍNH LIỀU VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG ................................. 53
4.1. Kỹ thuật tính toán liều lượng học. .............................................................. 53
4.1.1. Cơ sở của phép tính liều trên máy tính ............................................ 53
4.1.2. Minh họa một quy trình lập kế hoạch trên máy tính........................ 61
4.2. Đảm bảo chất lượng trong xạ trị áp sát liều cao. ........................................ 66
4.2.1. Chuẩn cường độ nguồn. ................................................................... 66
4.2.2. Kiểm tra vị trí dừng của nguồn. .............................................................75

KẾT LUẬN ............................................................................................................ 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 82
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 85


i

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Danh mục ký hiệu
K tp : hệ số hiệu chỉnh nhiết độ và áp suất
K recom : hệ số hiệu chỉnh sự tái hợp ion
Aion : hệ số hiệu suất thu thập ion

Λ: hằng số suất liều trong nước
M : chỉ số điện tích trên electrometer
Si : cường độ nguồn

N c , N elec : hệ số chuẩn hóa của buồng ion hóa, electrometer
DP : liều tại điểm P
D& p : suất liều tại điểm P

Eelectron : năng lượng của electron ban đầu

E photon : năng lượng của photon ban đầu
E 'electron : năng lượng electron bức ra
Eb : năng lượng liên kết giữa electron và nguyên tử

E ' photon : năng lượng photon sau tán xạ
D& (r , θ ) : suất liều
Tmax : thời gian dừng tối đa

wi : trọng số thời gian dừng tại vị trí i

F(r,θ): hàm bất đẳng hướng
g(r): hàm liều xuyên tâm
G(r,θ), G(r0,θ0): hàm hình học
Ls: chiều dài lõi nguồn
Lo: chiều dài vỏ bọc nguồn
Ds : đường kính lõi nguồn


ii

Do: đường kính vỏ bọc nguồn
SK: cường độ kerma không khí
Z: số hiệu nguyên tử, nguyên tử khối
U: đơn vị cường độ kerma không khí 1U = 1μGy m 2 h −1 = 1cGy cm 2 h −1
Danh mục các chữ viết tắt
AAPM: American Association of Physicists in Medicine – Hội Vật lý Y
khoa Hoa Kỳ
AL (BL): A (B) Left – Điểm A(B) bên trái
AL: Lateral – Hướng chụp phim ngang từ bên hông qua
AP: Anterior Posterior – Hướng chụp phim thẳng từ trên xuống
AR (BR): A (B) Right – Điểm A (B) bên phải
BTV: Bảo Trì Viên
CT: Computer Tomography – Máy chụp cắt lớp điện toán
DNA: DeoxyriboNucleic Acid – phân tử mang thông tin di truyền mã hóa
HDR: High Dose Rate – Suất liều cao
KTV: Kỹ Thuật Viên
LDR: Low Dose Rate – Suất liều thấp
MDR: Medium Dose Rate – Suất liều trung bình

MRI: Magnetic Resonance Imaging – Hình ảnh cộng hưởng từ
NTL: Người Tính Liều
PDR: Pulse Dose Rate – Suất liều xung
PMMA: Polymethyl Methacrylate – hợp chất dung môi trong buồng ion hóa
QA: Quality Assurance – Đảm bảo chất lượng
TG: Task Group – Nhóm nhiệm vụ


iii

DANH MỤC THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN

Absolute dose: liều tuyệt đối, liều chỉ định cho một điểm hay đường đồng liều cụ
thể.
Afterloader: máy nạp nguồn sau
Brachytherapy: liệu pháp điều trị bằng cách đặt nguồn xạ ở gần với khối u
Camera: máy ghi hình
Catheter, applicator: các ống thông, dẫn nguồn, bộ áp
Dwell position: vị trí nguồn dừng
Dwell time: thời gian dừng của nguồn xạ
Electrometer: thiết bị đo điện tích
Emergency Stop: nút dừng khẩn cấp
Source cable: cáp nguồn, cáp gắn với nguồn thật để vận chuyển nguồn
Check cable: cáp kiểm tra, cáp gắn với một nguồn giả để kiểm tra đường đi của
nguồn
Source guide tube: ống dẫn nguồn, ống nối giữa kênh của máy nạp nguồn và bộ áp
để vận chuyển nguồn
Stepper motor: mô tơ bước, mô tơ điều khiển sự vận chuyển nguồn trong máy nạp
nguồn sau
Channel: kênh, lối ra của nguồn trên máy nạp nguồn sau

Indexer: bộ chỉ mục, tập hợp các lối ra của nguồn trên máy nạp nguồn
Interstitial: kỹ thuật xạ trị áp sát xuyên mô
Intracavitary: kỹ thuật xạ trị áp sát thông qua các hốc tự nhiên của cơ thể
Intraluminal: kỹ thuật xạ trị áp sát qua các khoang, ống của cơ thể.
Intraoperative: kỹ thuật đặt nguồn xạ trong quá trình phẫu thuật.
Intravascular: kỹ thuật xạ trị áp sát trong động mạch.
Length: chiều dài, khoảng cách từ đầu máy nạp nguồn sau đến điểm dừng nguồn


iv

Nomalization dose: liều chuẩn hóa, liều tương đối được mặc định cho các đường
đồng liều đã được chuẩn hóa, trước khi chỉ định liều cụ thể.

Normalization: chuẩn hóa liều, thao tác này nhằm chọn ra các điểm mà người
lập kế hoạch muốn đường đồng liều 100% đi qua nó.
Optimization: tối ưu hóa, thao tác này nhằm đưa phân bố liều về dạng như mong
muốn.
Plastic: ống thông bằng nhựa

Prescription: chỉ định liều, thao tác này nhằm xác định liều tuyệt đối cho một
điểm nào đó, thông thường sẽ chỉ định liều vào điểm chuẩn hóa.
Remote afterloading devices: thiết bị nạp nguồn sau điều khiển từ xa
Scan: quét ảnh để số hóa vào máy tính
Set up: quá trình chuẩn bị và cố định bệnh nhân để điều trị
Step size: bước nguồn, khoảng cách giữa hai điểm dừng nguồn liên tiếp
Stepping sources technology: kỹ thuật nạp nguồn theo từng bước áp dụng trong các
thiết bị nạp nguồn sau. Theo đó, nguồn sẽ được truyền theo từng bước một,
thường là với bước nhảy 2.5mm hoặc 5mm.

Surface (mould): kỹ thuật xạ trị áp sát bằng các tấm áp bề mặt.
Virtual dose rate: suất liều ảo, suất liều danh định được sử dụng trong thuật toán
tính liều xạ áp sát.


v

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số của một số nguồn dùng trong xạ trị áp sát. ...............................12
Bảng 2.2: Năng lượng liên kết trong vật chất ...........................................................19
Bảng 3.1: Phác đồ liều xạ cho ung thư cổ tử cung theo khuyến cáo của tổ chức ABS
(Hiệp hội Xạ trị áp sát Hoa Kỳ) ................................................................................44
Bảng 4.1: Kết quả tính liều .......................................................................................66
Bảng 4.2: Tín hiệu tại các vị trí nguồn khác nhau ....................................................71
Bảng 4.3: Tín hiệu tại các vị trí có đáp ứng cao nhất ...............................................73
Bảng 4.4: So sánh cường độ nguồn theo đo đạc và theo chứng chỉ .........................74


vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Những vị trí ung thư có thể được điều trị bằng xạ áp sát. ..........................9
Hình 1.2: So sánh xạ từ xa và xạ áp sát. ...................................................................10
Hình 2.1: Cấu trúc của nguồn Ir-192 MicroSelectron. .............................................13
Hình 2.2: Sự phụ thuộc của tương tác photon theo năng lượng (môi trường nước) 14
Hình 2.3: Sự phụ thuộc của tương tác của photon theo năng lượng và mật độ vật
chất. ...........................................................................................................................15
Hình 2.4: Minh họa quá trình tương tác Compton. ...................................................15
Hình 2.5: Minh họa quá trình phát bức xạ hãm. .......................................................18
Hình 2.6: Mối tương quan giữa liều hấp thụ và tỷ lệ sống sót của tế bào. ...............21

Hình 2.7: Tóm tắt quá trình tương tác của bức xạ với cơ thể sống ...........................22
Hình 3.1: Sơ đồ một hệ thống xạ trị áp sát................................................................25
Hình 3.2: Máy nạp nguồn sau với các bộ chỉ mục tương ứng ..................................27
Hình 3.3: Cấu trúc một đầu máy nạp nguồn sau HDR. ............................................28
Hình 3.4: Quy trình xạ trị áp sát................................................................................31
Hình 3.5: Sơ đồ quy trình điều trị theo mô hình một vật lý y khoa ..........................37
Hình 3.6: Sơ đồ quy trình điều trị theo mô hình hai vật lý y khoa . .........................38
Hình 3.7: Biểu mẫu chỉ định liều ..............................................................................47
Hình 3.8: Sơ đồ các bước kiểm tra khi lập kế hoạch điều trị ....................................48
Hình 3.9: Nút khẩn cấp trên bàn điều khiển .............................................................50
Hình 3.10: Thu hồi nguồn bằng tay. .........................................................................50
Hình 3.11: Đèn tín hiệu trên thân máy ......................................................................51
Hình 3.12: Khảo sát vị trí nguồn ...............................................................................51
Hình 3.13: Đưa nguồn vào thùng chứa khẩn cấp ......................................................51
Hình 4.1: Hệ tọa độ gắn với nguồn tương ứng .........................................................54
Hình 4.2: Minh họa phép nội suy liều .......................................................................60
Hình 4.3: Minh họa chỉ định liều ..............................................................................61


vii

Hình 4.4: Tái tạo catheter và ví trí nguồn giả ...........................................................63
Hình 4.5: Đánh dấu các điểm bệnh nhân. .................................................................64
Hình 4.6: Đường đồng liều theo các mặt cắt ............................................................65
Hình 4.7: Buồng ion hóa dạng giếng. .......................................................................70
Hình 4.8: Biểu đồ so sánh giữa tín hiệu đo và số liệu của nhà sản xuất ...................72
Hình 4.9: Giao diện nhập thông số chuẩn nguồn ......................................................75
Hình 4.10: Thước kiểm tra vị trí nguồn ....................................................................76
Hình 4.11: Phim strip ................................................................................................76
Hình 4.12: Bố trí thí nghiệm kiểm tra vị trí nguồn ...................................................76

Hình 4.13: Thiết lập thông số kiểm tra vị trí nguồn..................................................77
Hình 4.14: Vị trí con chạy trên thước kiểm tra .........................................................78
Hình 4.15: Thiết lập vị trí dừng nguồn .....................................................................79
Hình 4.16: Vị trí nguồn trên phim strip ....................................................................79


1

MỞ ĐẦU
Số ca ung thư trên toàn thế giới được dự đoán sẽ gia tăng trong vài thập kỷ
tới. Do đó việc liên tục đổi mới là chìa khóa để giải quyết các nhu cầu về chăm sóc
bệnh ung thư cho hiện tại và tương lai.
Liệu pháp xạ trị nói chung và xạ trị áp sát nói riêng đóng một vai trò quan
trọng trong việc điều trị bệnh ung thư và đã đạt được hiệu quả đáng kể trong suốt
nhiều thập niên qua nhờ vào những tiến bộ của khoa học và kỹ thuật.
Một trong những ưu điểm của xạ trị áp sát là liều phóng xạ tập trung cao tại
khối u, tránh cho các mô lành chịu ảnh hưởng nhiều của liều xạ. Kỹ thuật này có thể
diệt nhanh, hiệu quả, chính xác, đặc biệt với ung thư ở các hốc tự nhiên (tử cung,
thân tử cung, xoang, vòm họng, thực quản, phế quản và một số vị trí ở khoang,
bụng…) và quan trọng hơn nữa là thời gian điều trị khi dùng liệu pháp này đã được
giảm đáng kể so với phương pháp xạ từ xa do khả năng tập trung được liều cao
ngay tại chỗ.
Hiện nay, cùng với sự phát triển của công nghệ điện tử và máy tính, xạ trị áp
sát đã đạt được các bước đột phá căn bản về kỹ thuật điều trị. Các máy xạ trị áp sát
liều cao (HDR – High Dose Rate) đã được sử dụng hết sức rộng rãi tại hầu hết cơ sở
xạ trị trên thế giới. Quy trình xạ trị bằng máy HDR, bao gồm cả quá trình chuẩn bị
bệnh nhân, chỉ kéo dài khoảng vài giờ nên các đa phần các bệnh nhân sẽ được điều
trị ngoại trú (ngoại trừ môt số bệnh lý cần phải theo dõi). Thêm vào đó, các phác đồ
điều trị bằng máy HDR thường chỉ có ít số lần xạ trị, do vậy bệnh nhân sẽ giảm
được rất nhiều chi phí nằm viện và đi lại.

Ở Việt Nam, liệu pháp xạ trị áp sát được triển khai từ rất sớm, trước cả xạ từ
xa - khi sử dụng các nguồn Radium (do Bà Marie Curie tìm ra từ thế kỷ 19) tại viện
Radium Đông Dương, nay là bệnh viện K Trung ương. Tuy nhiên việc ứng dụng
các kỹ thuật mới và tiên tiến của liệu pháp này trong điều trị chỉ được bắt đầu trong
thời gian gần đây, điển hình như bệnh viện Ung Bướu Tp.HCM đưa vào hoạt động
máy HDR từ năm 2000, tiếp đó là bệnh viện K, Phú Thọ, Pháp Việt… Mặc dù việc


2

đầu tư cho máy HDR đòi hỏi tốn nhiều kinh phí và yêu cầu nguồn nhân lực với
chuyên môn cao, nhưng trước tình hình quá tải bệnh nhân ung thư như hiện nay,
một số cơ sở xạ trị trong nước cũng đã dần trang bị máy HDR và đưa vào hoạt động
như bệnh viện Trung ương Huế, bệnh viện Đa khoa Kiên Giang...
Đề tài “Tính liều và bảo đảm chất lượng trong xạ trị áp sát” được thực hiện
với mục tiêu tìm hiểu quy trình ứng dụng liệu pháp xạ trị áp sát vào thực tiễn, từ
mối quan hệ tương tác giữa các bộ phận nhân viên tham gia điều trị đến công việc
cụ thể của từng người, từ cơ sở lý thuyết cho việc tính toán liều lượng, đảm bảo chất
lượng đến các thao tác thực hành cụ thể, qua đó trang bị một kiến thức hoàn chỉnh
về một liệu pháp xạ trị hiệu quả để có thể phục vụ tốt nhất cho công việc của tác giả
tại bệnh viện đa khoa Kiên Giang. Do yếu tố thực tiễn là áp dụng trong điều trị bệnh
nhân, đề tài đặc biệt hướng đến mục tiêu đảm bảo chất lượng điều trị, làm sao để
mọi thành viên tham gia quá trình điều trị, nhất là các kỹ sư vật lý, có thể hiểu rõ
được tính chất công việc của mình và hình dung ra được những sai sót có thể xảy ra
khi áp dụng vào thực tiễn, để từ đó có những biện pháp phòng ngừa hợp lý, bởi vì
nhiều nghiên cứu cho thấy hầu hết các lỗi xảy ra trong xạ trị áp sát liều cao đều do
yếu tố con người tạo ra [12]. Bên cạnh đó, trong bối cảnh tại Việt Nam hiện nay
chưa có một chuyên ngành đạo tạo chuyên sâu về vật lý xạ trị nói chung và xạ trị áp
sát nói riêng, tài liệu tiếng Việt về những vấn đề này lại càng hiếm, tác giả mong
muốn thông qua quá trình thực hiện luận văn của mình có thể tạo ra được một tài

liệu tham khảo hữu ích chuyên về xạ trị áp sát liều cao cho những ai quan tâm đến
lĩnh vực này.
Với những mục tiêu trên, đề tài được chia thành 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về xạ trị áp sát
Trình bày một cách khái quát về lịch sử phát triển, các ứng dụng, ưu khuyết
điểm của xạ trị áp sát.

Chương 2: Cơ sở của liệu pháp xạ trị.
Trình bày cơ sở lý, hóa, sinh của liệu pháp xạ trị, cách thức mà liệu pháp này
tiêu diệt khối u


3

Chương 3: Xây dựng quy trình xạ trị áp sát.
Xây dựng quy trình làm việc, mối quan hệ tương tác giữa các nhân viên tham
gia điều trị và nêu ra những sai sót có thể gặp phải trong quá trình làm việc
cùng với các bước phòng ngừa tương ứng.

Chương 4: Kỹ thuật tính liều và đảm bảo chất lượng.
Trình bày cơ sở lý thuyết của quy trình tính liều trên máy tính, quy trình
chuẩn liều nguồn xạ, kiểm tra vị trí nguồn và ứng dụng vào thực tiễn.


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ ÁP SÁT.
Chương này trình bày một cách khái quát về lịch sử phát triển của xạ trị áp

sát, từ khi phát hiện ra đồng vị phóng xạ tự nhiên đến lúc sử dụng các nguồn nhân
tạo, từ kỹ thuật điều trị thủ công đến phương pháp nạp nguồn sau hiện đại, các hệ
thống tính toán liều lượng học cũng được nhắc đến qua các thời kỳ. Tiếp đó là
những kiến thức cơ bản về xạ trị áp sát: khái niệm, phân loại và những ứng dụng
của liệu pháp này trong điều trị bệnh ung thư. Phần cuối chương là những kiến thức
so sánh giữa hai phương thức điều trị ung thư: xạ áp sát và xạ từ xa. Chương này
nhằm mục đích cung cấp một cái nhìn tổng quan về con đường phát triển và những
ứng dụng của xạ trị áp sát.

1.1.

Lược sử phát triển.
Có nhiều phát minh về khoa học kỹ thuật trong lịch sử có ảnh hưởng lớn lao

đến nền khoa học hiện tại. Trong lĩnh vực ung thư phóng xạ nói chung và xạ trị áp
sát nói riêng, không thể không kể đến hai phát hiện then chốt khởi đầu cho sự phát
triển của liệu pháp này: đầu tiên là sự khám phá ra tia X năm 1895 của Wilhelm
Roentgen và ngay sau đó, năm 1896, Henry Becquerel tình cờ phát hiện ra đặc tính
phát xạ của bức xạ từ ảnh phóng xạ của Uranium. Và vào năm 1898, Pierre và
Marie Curie chiết tách thành công Radium từ quặng Uranit để xác định nguồn gốc
của các bức xạ xuyên thấu.
Sau khi Radium được phát hiện và tính phóng xạ của vật chất được biết đến,
nhiều cuộc thử nghiệm đã được tiến hành để tìm hiểu kỹ hơn về đặc tính này. Năm
1901, Pierre Curie và Becquerel đã tiến hành thực nghiệm phơi nhiễm phóng xạ
trên chính bản thân mình và phát hiện ra rằng chất phóng xạ có thể chữa được bệnh
ung thư. Nhận định này đã được bác sĩ Henri-Alexandre Danlos người Pháp kiểm
chứng, ông thấy rằng chất phóng xạ làm cho tế bào ung thư co lại [36]. Những thử
nghiệm liên tục về mặt sinh học phóng xạ của của các nhà chuyên môn đã giúp cho
liệu pháp xạ trị áp sát sớm được đưa vào thực tế. Năm 1903, tại St Petersburg, hai

5

bệnh nhân bị ung thư mô biểu bì trên mặt đã được điều trị bằng xạ áp sát với hoạt
chất Radium, đây là những bệnh nhân ung thư đầu tiên được chữa trị thành công
bằng liệu pháp phóng xạ [7].
Sau sự thành công của việc điều trị ung thư biểu bì, sử dụng kỹ thuật tấm áp
bề mặt nêu trên, nhiều kỹ thuật mới cũng được phát kiến nhằm ứng dụng xạ áp sát
vào điều trị tại nhiều bộ phận khác trên cơ thể. Đầu tiên là kỹ thuật intracavitary (xạ
thông qua các hốc của cơ thể), trong điều trị ung thư cổ tử cung, tử cung, dạ con,...
kế đến là kỹ thuật interstitial (xạ xuyên mô) và đến cuối năm 1910 thì hầu hết các
kỹ thuật xạ áp sát mà ngày nay áp dụng đều đã được triển khai và thực hiện trên hầu
hết các vị trí khác nhau của cơ thể, ngoại trừ trường hợp xạ cho các khối u trong
phổi và ống mật sử dụng các catheter dẫn lối thì mãi sau này mới thực hiện được
[7].
Các hệ thống và kỹ thuật đo liều lượng học cho nguồn xạ cũng được xây
dựng và hoàn thiện dần nhằm kiểm soát được liều lượng phóng xạ đưa vào bệnh
nhân. Cho đến cuối thập niên 20 của thế kỷ trước, người ta vẫn cho rằng một phân
bố nguồn đồng đều trên một bề mặt hoặc cấy trên một mặt phẳng đơn sẽ tạo ra liều
đồng nhất tại vùng điều trị cách đó 0.5 hoặc 1 cm. Nhưng đến đầu những năm 30 thì
điều này được cho là không còn đúng nữa, theo đó, các nguồn phải được bố trí một
cách bất đồng đều thì mới tạo ra liều đồng nhất tại mặt phẳng điều trị [7]. Đây chính
là cơ sở để xây dựng hệ thống liều lượng học Manchester của Paterson và Parker
vào những năm 30. Trước đó, vào những năm 20, một hệ thống liều lượng học khác
cũng đã được thiết lập và sử dụng phổ biến tại Mỹ, đó là hệ thống Quimby. Cả hai
hệ thống này đều đưa ra các bảng liều hoặc các giản đồ liều tham chiếu nhằm xác
định tổng liều cho từng vùng cấy cụ thể và trở thành những phương pháp chuẩn cho
việc tính liều lượng xạ áp sát trong một thời gian dài [7]. Nhưng từ khi kỹ thuật máy
tính được ứng dụng rộng rãi trong tính toán liều lượng thì nhiều phương pháp tính
liều mới đã được phát triển, đáng kể nhất là công thức tính liều dựa trên các thông

số kết xuất từ đo đạc thực tiễn và tính toán Monter Carlo của AAPM năm 1995
(phương pháp tính liều TG-43) [29]. Đây là công thức nhất quán, dễ thực thi và khá


6

chính xác, được sử dụng phổ biến trong các hệ thống tính toán liều lượng học hiện
nay.
Hai mốc tiếp theo đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của xạ trị áp
sát: đầu tiên là sự phát minh ra đồng vị phóng xạ nhân tạo vào năm 1934, cho phép
sử dụng chất phóng xạ điều chế trong liệu pháp xạ trị; kế đến là sự phát triển thiết bị
nạp nguồn sau điều khiển từ xa (remote afterloading devices) giúp bảo vệ các nhân
viên khỏi sự phơi nhiễm phóng xạ và mang lại nhiều tiện ích hơn khi ứng dụng.
Nhiều đồng vị phóng xạ mới như Co-60, Cs-137, Ta-132 và Au-193 đã được sử
dụng với thiết kế ban đầu giống như Ra-226. Henschke là người đầu tiên khám phá
ra việc sử dụng Ir-192 [21], đồng vị này cho đến nay đã được sử dụng rộng rãi trong
xạ trị áp sát. Nguyên tắc điều trị xuyên mô (interstitial therapy) sử dụng nguồn Ir 192 dạng sợi suất liều thấp (LDR) với chiều dài và cường độ khác nhau đã được
phát triển tại Paris. Các ống rỗng, hoặc ở dạng kim hoặc là các ống thông plastic
được cấy vào nơi phẫu thuật một cách song song và cách đều nhau cho phép đưa
các sợi hoặc chuỗi hạt phóng xạ vào trong trong tiến trình nạp nguồn sau. Việc sử
dụng hình ảnh X quang quy ước và các nguồn giả sẽ giúp loại trừ sự phơi nhiễm
cho nhân viên phòng vận hành [21].
Máy nạp nguồn đầu tiên được thiết kế đơn giản chỉ để tối thiểu hóa sự phơi
nhiễm phóng xạ, sử dụng một cáp dẫn để đẩy nguồn vào thiết bị dẫn được gắn
trước. Sau đó chức năng của nó được thay đổi dần theo hướng truyền động nguồn
theo nhiều kênh lập trình sẵn và cuối cùng là kỹ thuật nạp nguồn theo từng bước
nhỏ (miniature stepping sources technology). Kỹ thuật xạ trị áp sát liều cao (HDR)
và suất liều xung (PDR) sử dụng máy nạp nguồn theo từng bước hầu như được sử
dụng rộng rãi tại Châu Âu thay cho kỹ thuật nạp nguồn sau suất liều thấp (LDR),
ngoại trừ trường hợp đặt nguồn vĩnh viễn trong xạ trị tuyến tiền liệt suất liều thấp.

Các nguồn Ir-192 dạng nhỏ với đường kính ngoài 1mm cũng được dùng để thay thế
cho các ống Cs-137 và các nguồn dạng viên khác. Việc điều chỉnh, tối ưu hóa phân
bố liều tại những khoảng thời gian dừng (dwell times) khác nhau cũng là một đòi


7

hỏi mang tính tiêu chuẩn đối với một hệ thống xạ trị áp sát nhằm mang đến cho
người sử dụng một thiết bị nạp nguồn cơ động hơn.
Mặc dù bị mất dần ưu thế vào giữa thế kỷ 20 do sự ra đời của kỹ thuật xạ trị
từ xa năng lượng cao và những vấn đề nảy sinh do sự phơi nhiễm phóng xạ từ
những nguồn đồng vị năng lượng cao, nhưng trong ba thập niên qua, cùng với sự ra
đời của nhiều đồng vị phóng xạ nhân tạo và kỹ thuật nạp nguồn sau điều khiển từ xa
giúp giảm thiểu sự phơi nhiễm phóng xạ, liệu pháp xạ trị áp sát đã dần hồi sinh.
Không chỉ mang tính cơ động với nhiều dạng nguồn phù hợp mà liệu pháp này còn
đạt đến độ chính xác cao dưới sự định hướng của hình ảnh CT, MRI, siêu âm…và
hệ thống lập kế hoạch điều trị trên máy tính giúp phân phối liều một cách tối ưu.
Và cho đến ngày nay, xạ trị áp sát không chỉ được sử dụng để điều trị các
bệnh lý ung thư như khởi nguồn của nó, mà liệu pháp này được cho là cũng có thể
điều trị rất tốt các bệnh lý không ác tính khác như ngăn ngừa chứng tái hẹp động
mạch…[37].

1.2.

Khái niệm.
Brachytherapy hay xạ trị áp sát (đôi khi còn được gọi là liệu pháp Curie –

Curietherapy), là một từ ghép trong tiếng Hy Lạp, xuất phát từ hai chữ: Brachy
(khoảng cách gần) và Therapeia (điều trị), có nghĩa là phép điều trị bằng cách đặt
nguồn phóng xạ ở gần với khối u. Theo đó, nguồn được đưa trực tiếp vào bên trong

hoặc ở gần thể tích điều trị và liều phóng xạ sẽ phân phối một cách liên tục trong
một thời gian ngắn (cấy tạm thời) hoặc cho đến khi nguồn phân rã hết (cấy vĩnh
viễn). Hầu hết các nguồn xạ áp sát phổ biến hiện nay đều phát photon nhưng trong
một vài trường hợp cụ thể thì nguồn neutron và electron cũng được dùng đến.

1.3.

Phân loại.
Có nhiều cách phân loại xạ áp sát như dựa trên vị trí đặt nguồn, thời gian

điều trị, suất liều của nguồn….

™ Phân loại theo vị trí đặt nguồn:
¾ Intracavitary: nguồn được đặt bên trong các hốc tự nhiên của cơ
thể, gần với khối u.


8

¾ Interstitial: nguồn được cấy vào khối u bằng các thiết bị chuyên
dụng xuyên qua mô.
¾ Surface (mould): nguồn được đặt phía trên bề mặt thể tích cần
điều trị.
¾ Intraluminal: nguồn được đặt bên trong các khoang, ống của cơ thể.
¾ Intraoperative: nguồn được cấy vào khối u trong quá trình phẫu thuật.
¾ Intravascular: nguồn được đặt vào các động mạch.
™ Phân loại theo thời gian điều trị:
¾ Xạ tạm thời: nguồn được đặt vào khối u trong khoảng thời gian rất
ngắn so với chu kỳ bán rã của nó và lấy ra khi đạt liều chỉ định.

¾ Xạ vĩnh viễn: nguồn được đặt bên trong khối u cho đến khi phân rã
hết.

™ Phân loại theo phương thức nạp nguồn:
¾ Nạp nguồn trước: nguồn được đặt vào bộ áp trước khi đưa vào bệnh
nhân.

¾ Nạp nguồn sau: bộ áp được đặt vào bệnh nhân trước, sau đó mới đưa
nguồn vào.

™ Phân loại theo suất liều:
¾ Suất liều thấp (LDR): giá trị của suất liều tại điểm tham chiếu từ 0,4
đến 2 Gy/h.

¾ Suất liều trung bình (MDR): giá trị của suất liều tại điểm tham chiếu
từ 2 đến 12 Gy/h.

¾ Suất liều cao (HDR): giá trị của suất liều tại điểm tham chiếu lớn hơn
12 Gy/h.

1.4.

Ứng dụng lâm sàng.
Xạ trị áp sát là một liệu pháp điều trị có hiệu quả bệnh ung thư và một số

bệnh lý khác. Đây là liệu pháp chuẩn trong điều trị ung thư cổ tử cung và được sử
dụng rộng rãi để điều trị ung thư tuyến tiền liệt. Phương pháp này cũng được dùng
để điều trị ung thư vú, da, trực tràng, hậu môn và ung thư vùng đầu cổ…

9

Hình 1.1: Những vị trí ung thư có thể được điều trị bằng xạ áp sát [23].

1.5.

So sánh xạ áp sát và xạ từ xa.
Với phương thức đưa nguồn xạ vào ngay sát vị trí điều trị, xạ áp sát đáp ứng

được hai mục tiêu của liệu pháp xạ trị: tập trung liều vào vị trí khối u, hạn chế liều
vào các mô lành hay cơ quan trọng yếu. Những cải tiến trong lập kế hoạch điều trị
bằng máy tính, thiết kế các bộ áp dẫn nguồn chuyên dụng và hệ thống truyền dẫn
nguồn điều khiển từ xa dưới sự định hướng của hình ảnh giúp gia tăng khả năng
định vị nguồn vào đúng vị trí khối u, trong khi tối thiểu hóa được liều không mong
muốn vào các cơ quan lành. Điều này cũng có thể được lý giải là do các nguồn xạ
có gradient liều rất dốc nên suất liều sẽ giảm nhanh chóng khi ra xa nguồn. Đây là
một ưu điểm của xạ áp sát so với xạ ngoài về khả năng tập trung liều và hạn chế các
biến chứng cho mô lành nhưng cũng là điểm hạn chế của liệu pháp này do nó chỉ
thực sự hiệu quả đối với các khối u khu trú và có kích thước nhỏ.
Do khả năng tập trung liều vào khối u nên liệu pháp này có thể phân phối
một suất liều rất cao trong một thời gian ngắn mà không cần phải chia nhỏ liều để
tránh tổn thương đến các cơ quan lành như phương pháp xạ từ xa. Điều này giúp rút
ngắn liệu trình điều trị, từ vài tuần (nếu dùng xạ từ xa) xuống chỉ còn vài ngày.
Chẳng hạn như điều trị ung thư tuyến tiền liệt bằng xạ trị áp sát liều cao (HDR) chỉ
mất hai buổi, trong khi nếu dùng xạ từ xa phải mất đến vài tuần [23]. Đây chính là


10

yếu tố then chốt làm gia tăng sự hài lòng của bệnh nhân, giúp họ có cơ hội hoàn tất

được phác đồ điều trị mà không gây xáo trộn nhiều cho cuộc sống thường ngày.

Hình 1.2: So sánh xạ từ xa và xạ áp sát.
Thời gian điều trị ngắn với một suất liều cao cũng làm tăng hiệu quả tiêu diệt
tế bào ung thư do khả năng hồi phục của chúng giữa các lần điều trị giảm. Với cùng
một lượng tế bào cần tiêu diệt như nhau thì xạ áp sát với suất liều cao sẽ cần một
tổng liều nhỏ hơn so với xạ từ xa [23].
Một hệ quả tất yếu khi thực hiện một liệu pháp có liệu trình điều trị ngắn là chi
phí chữa trị giảm, không tạo nhiều áp lực về thời gian cho nhân viên điều trị, đồng
nghĩa với việc có thêm nhiều bệnh nhân có cơ hội được chữa trị hơn.
Như vậy trong suốt hơn một thế kỷ kể từ khi được áp dụng, liệu pháp xạ trị áp
sát đã không ngừng được phát triển và cải tiến về nhiều mặt nhằm mang lại một
hiệu quả điều trị cao hơn. Với những ưu thế về khả năng tầm soát khối u cũng như
hạn chế liều xạ vào các cơ quan lành, xạ trị áp sát vẫn là một liệu pháp điều trị ung
thư hiệu quả khó có thể thay thế trong tương lai gần.
Để hiểu rõ hơn cách thức mà liệu pháp này tiêu diệt khối u, cũng như phương
thức áp dụng và đảm bảo chất lượng khi sử dụng liệu pháp này trong thực tiễn,
chúng ta hãy qua chương 2 và các chương tiếp theo.


11

Chương 2
CƠ SỞ CỦA LIỆU PHÁP XẠ TRỊ
Trong chương trước, chúng ta biết rằng xạ trị áp sát là một liệu pháp điều trị
ung thư bằng đồng vị phóng xạ. Do đó, giống như một người thợ phải hiểu rõ công
cụ của mình, một bác sĩ chuyên khoa ung thư hay một nhà vật lý y khoa cũng cần
phải biết bản chất của loại bức xạ mà mình sử dụng. Chương này sẽ trình bày về đặc
tính của các nguồn xạ dùng trong xạ trị áp sát, cơ sở vật lý của những tương tác của
bức xạ với cơ thể người, những tác động sinh hóa mà chúng gây ra ở cấp độ tế bào,

để từ đó thấy được vì sao liệu pháp xạ trị có thể tiêu diệt được các khối u.

2.1.

Đặc tính nguồn xạ.
Hầu hết các nguồn xạ áp sát phổ biến hiện nay là các nguồn đồng vị phát

photon như Co-60, Cs-137, Ir-192, I-125, Pd-103. Ít phổ biến hơn là các nguồn Au193, Ru-106, Cf-252. Do vấn đề an toàn, hiện nay nguồn Ra-226 và Rn-222 không
còn được sử dụng nữa, nhưng lịch sử lâu dài của nó vẫn còn chi phối đến nền xạ trị
áp sát hiện đại [8].
Dạng nguồn dùng trong xạ áp sát rất phong phú, phù hợp với mục đích điều
trị ở nhiều vị trí khác nhau, từ dạng kim, ống (Cs-137) đến dạng viên (Co-60, Cs37), hạt (I-125, Pd-103, Ir-192, Au-193) và cả dạng dây (Ir-192). Nhưng cho dù có
hình dạng như thế nào thì nguồn luôn được bọc kín bằng hợp kim nhằm tạo độ
cứng, tránh sự rò rỉ vật liệu phóng xạ, đồng thời hấp thụ các bức xạ anpha và beta
không mong muốn phát sinh trong quá trình phân rã.
Bức xạ photon phát ra từ nguồn dùng trong điều trị là các tia gamma phát xạ
từ phân rã gamma, các tia X đặc trưng từ quá trình bắt electron hoặc biến hoán
trong và cả bức xạ hãm hình thành do vỏ bọc nguồn. Việc lựa chọn nguồn phù hợp
với mục đích điều trị phụ thuộc vào nhiều thông số, ngoài loại bức xạ phát ra còn có
năng lượng, chu kỳ bán rã, bề dày một nửa, hoạt độ riêng, cường độ nguồn, và sự
suy giảm liều theo quy luật bình phương nghịch đảo. Mỗi đại lượng đều có một


12

tương quan nhất định với ứng dụng trong xạ áp sát. Chẳng hạn như loại bức xạ phát
ra quyết định đến dạng hình học và thiết kế nguồn phù hợp sao cho có thể loại bỏ
được những bức xạ không cần thiết mà không hấp thụ hết chùm tia quan tâm; chu
kỳ bán rã cho phép ứng dụng điều trị tạm thời hay vĩnh viễn, nếu chu kỳ ngắn quá
sẽ phù không hợp cho việc vận chuyển đến nơi xa, còn chu kỳ dài quá thì không

thích hợp cho để đặt nguồn vĩnh viễn trên bệnh nhân; năng lượng có ảnh hưởng
nhiều đến khả năng xuyên thấu trong mô cũng như khía cạnh an toàn bức xạ; hoạt
độ riêng xác định kích thước tối thiểu của nguồn ứng với suất liều tối đa khả dĩ; mật
độ và nguyên tử số xác định khả năng làm suy giảm chùm tia X quang, giúp dễ
dàng định vị được nguồn bằng kỹ thuật chụp ảnh thường quy, đồng thời cho biết
khả năng hấp thụ hay làm suy giảm bức xạ phát ra bên trong lõi nguồn và như vậy
xác định được tính đẳng hướng hay bất đẳng hướng của phân bố liều quanh nguồn
[7].
Bảng 2.1: Thông số của một số nguồn dùng trong xạ trị áp sát [7].
Nguồn

Mật

Loại

Năng

Chu

Bề dày

Hằng số

Hoạt độ

đồng

độ

phân

lượng

kỳ

một

suất kerma

riêng

vị

(ρ )

rã

photon

bán

nửa

không khí

tối đa

trung

rã

(HVL)

( Γ AKR )

bình

trong

(MeV)

chì

⎛ μ Gy.m 2 ⎞
⎜
⎟
⎝ GBq.h ⎠

⎛ GBq ⎞
⎜
⎟
⎝ mg ⎠

( g .cm3 )

(mm)
Co60

3,9

β−

1,25

5,26 năm

11

309

41,91

Cs137

1,373

β−

0,66

30 năm

6,5

77,3

3,202

Au193

19,32

β−

0,41

2,7 ngày

2,5

56,2

9055,12

Ir192

22,42

β − , EC

0,33

73,3 ngày

3

103

340,93

I125

4,93

EC

0,023

60 ngày

0,02

-

650,15

Pd103

12,02

EC

0,021

17 ngày

0,01

-

2763,13

Dãy năng lượng phù hợp trong xạ trị áp sát khoảng từ 20 keV (I-125, Pd103) đến 1 MeV (I-192, Cs-137, Co-60…), tương ứng với quãng đường tự do trung


13

bình của photon trong mô mềm là 1 đến 13 cm. Các photon có năng lượng ngoài
khoảng trên không thích hợp do có quãng đường tự do trung bình quá nhỏ hoặc quá
lớn [7]. Đối với photon có năng lượng từ 300 keV trở lên thì phân bố đồng liều
trong mô ở khoảng cách điều trị ngắn không thay đổi nhiều do sự suy giảm liều sẽ
được bù đắp bởi các photon tán xạ, sự suy giảm này chỉ đáng kể khi năng lượng
thấp hơn 30 keV.
Mặc dù các nguồn Co-60, Cs-137 có chu kỳ bán rã khá dài và dạng nguồn cơ
động, được sử dụng rộng rãi trong thời gian qua nhưng ngày nay, cùng với sự ra đời
của thiết bị nạp nguồn sau suất liều cao thì nguồn Ir-192 dạng trụ (Hình 2.1) đã
chiếm ưu thế vượt trội, ngoài mức năng lượng photon trung bình khá phù hợp (gần
400 keV) thì nguồn này cũng có hoạt độ riêng cao, đáp ứng được yêu cầu về thời
gian điều trị. Hạn chế duy nhất của nguồn Ir-192 là chu kỳ bán rã khá ngắn, trung
bình mỗi năm phải thay nguồn từ 3 đến 4 lần. Nhưng có lẽ đây cũng là mong muốn
của các nhà sản xuất trong việc gia tăng doanh số.

Hình 2.1: Cấu trúc của nguồn Ir-192 MicroSelectron.

2.2.

Tương tác của bức xạ với vật chất.
Như đã trình bày, các bức xạ được sử dụng trong xạ áp sát là: tia X và tia

gamma (gọi chung là photon), electron, neutron…. Trong số này thì photon là được

sử dụng phổ biến nhất hiện nay, do đó phần sau sẽ trình bày tương tác của photon
với vật chất. Tuy nhiên chúng ta cũng sẽ sớm thấy rằng không thể đề cập đến việc
điều trị bằng chùm photon mà không nói đến tương tác của electron với vật chất…


14

2.2.1. Tương tác của photon với nguyên tử.
Khi một photon xuyên qua vùng lân cận của một nguyên tử, trường điện từ
của nó sẽ tác động một lực lên hạt nhân mang điện tích dương và các electron quỹ
đạo mang điện tích âm. Nếu lực này đủ mạnh để tách nguyên tử ra thành từng phần
nó sẽ gây ra sự phá hủy sinh học. Tương tác này có thể xảy ra theo một trong ba
cách sau: tương tác quang điện, tương tác Compton, tạo cặp. Tuy nhiên trong vùng
năng lượng quan tâm của xạ áp sát (20keV – 1 MeV), chỉ có hiệu ứng quang điện và
tán xạ Compton là góp phần vào sự hấp thụ và tán xạ photon. Quá trình tạo cặp chỉ
xảy ra với năng lượng ngưỡng 1.022 MeV nên không nằm trong phạm vi nghiên
cứu, cho dù đối với đồng vị năng lượng cao là Co-60 thì xác suất xảy ra hiệu ứng
này cũng rất thấp. Ngoài ra còn có thể kể đến tán xạ đàn hồi Rayleigh khi photon
tương tác với vật chất, tuy nhiên không có sự ion hóa, giải phóng electron hay bỏ lại
năng lượng trong quá trình này, các photon chỉ bị tán xạ theo nhiều hướng khác
nhau mà thôi.
Trong vùng năng lượng quan tâm, xác suất xảy ra tán xạ Compton chiếm ưu
thế hơn so với các hiệu ứng còn lại (Hình 2.2). Như vậy có thể giải thích cho đặc
điểm tương tác của hầu hết chùm photon dùng trong xạ trị bằng hiệu ứng Compton
[22].

Hình 2.2: Sự phụ thuộc của tương tác photon
theo năng lượng (môi trường nước) [22]