Lập kế hoạch xạ trị trên máy gia tốc tuyến tính theo phương pháp 3d CRT(2)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN – KỸ THUẬT HẠT NHÂN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ TRÊN MÁY GIA TỐC
TUYẾN TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP 3D-CRT

SVTH: Dương Tấn Phúc
CBHD: TS. Trương Thị Hồng Loan
CBPB: ThS. Nguyễn Thị Cẩm Thu

TP. Hồ Chí Minh - 2015


MỞ ĐẦU
Theo ước tính của Tổ chức Y tế Thế giới, mỗi năm trên toàn cầu có khoảng
10,3 triệu người mắc bệnh ung thư và 7 triệu người chết vì căn bệnh này. Ở Việt
Nam theo ghi nhận bệnh ung thư ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh,
ước tính mỗi năm có khoảng 150.000 trường hợp mới mắc bệnh và khoảng 50.000 –
70.000 trường hợp chết vì bệnh ung thư. Hiện nay, chúng ta có nhiều phương pháp
để điều trị ung thư như phẫu thuật, xạ trị và hóa trị,… Tùy theo loại bệnh ung thư,
giai đoạn bệnh ung thư và thể trạng của người bệnh, bác sĩ sẽ quyết định điều trị
bằng phương pháp nào, hoặc cần phối hợp hai hoặc cả ba phương pháp [2].
Vị trí của xạ trị trong điều trị bệnh ung thư đã được xác định từ hơn 100 năm
nay. Ở nước ta, ngoài hai cơ sở lớn chuyên khoa ung thư là Bệnh viện K và Bệnh
viện Ung Bướu Thành Phố Hồ Chí Minh còn có nhiều trung tâm và các tỉnh trong

cả nước đã và đang thành lập khoa ung bướu. Cùng với các kỹ thuật hiện đại và sự
phát triển của hệ thống máy tính giúp cho việc lập kế hoạch điều trị cho bệnh nhân
trở nên chính xác và hiệu quả cao như từ kỹ thuật phân bố liều hai chiều (2-D), ba
chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT), xạ trị điều biến cường độ (IMRT), xạ trị
dưới sự hướng dẫn của hình ảnh (IGRT) và xạ trị bằng hạt nặng (heavy ion),… đã
và đang được ứng dụng rộng rãi trên Thế Giới [2].
Kỹ thuật xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT) là một kỹ thuật được
sử dụng phổ biến hiện nay tại các trung tâm xạ trị trong cả nước. Để hiểu rõ quy
trình lập kế hoạch thực tế tại bệnh viện, khóa luận này trình bày quy trình lập kế
hoạch xạ trị theo kỹ thuật 3D-CRT được tích hợp trong phần mềm Prowess Panther
và đã được áp dụng tại khoa Y học Hạt nhân bệnh viện Đa Khoa Đồng Nai.
Nội dung của khóa luận gồm ba chương:
Chương 1: Trình bày tổng quan về xạ trị, các phương thức điều trị bằng xạ trị,
cơ sở sinh học, vật lý, định nghĩa các thể tích thường dùng trong xạ trị.
Chương 2: Trình bày tổng quan quy trình xạ trị, cụ thể là quy trình lập kế
hoạch xạ trị, các bước đánh giá một kế hoạch kế hoạch 3D-CRT và kiểm tra tính

1


toán giá trị MU của phần mềm Prowess Panther trong điều trị ung thư tại bệnh viện
Đa Khoa Đồng Nai.
Chương 3: Ứng dụng lập kế hoạch xạ trị 3D-CRT trường hợp ung thư phổi và
ung thư trực tràng tại bệnh viện Đa Khoa Đồng Nai, đánh giá kế hoạch và kiểm tra
tính toán số MU của các trường chiếu cho mỗi kế hoạch.

2


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ
1.1. Giới thiệu
Quá trình phát triển và sinh sản của tế bào rất phức tạp và lúc nào cũng có sai
sót, vì thế lúc nào cũng có những tế bào bất thường (biến tính) được tạo ra. Một
nhóm tế bào bất thường hay bị đột biến, được sinh ra trong chu kỳ sinh sản hoặc
trong quá trình phát triển mà không theo khuôn mẫu bình thường của tế bào nguyên
bản được gọi là ung thư. Nếu hệ thống đề kháng làm việc một cách không hiệu quả
thì tế bào bất thường không thể bị tiêu diệt và sẽ tiếp tục phát triển và sinh sản ra
những tế bào bất thường khác với DNA bị biến đổi, khi đó cơ thể không ngăn chặn
được sinh sản liên tục của tế bào. Tỷ lệ tế bào mới sinh ra và tế bào chết không còn
được giữ thăng bằng với những tế bào bất thường này và tạo ra những khối u ung
thư. Ung thư có thể tồn tại ở một vị trí trong cơ thể, cũng có thể di căn vào những
vùng khác trong cơ thể nên được chia làm nhiều loại tùy theo vùng bị phát sinh
trong cơ thể và loại tế bào mà DNA đã bị biến đổi như ung thư phổi, ung thư gan,
ung thư vú….[1]. Các phương pháp chữa trị ung thư trong y học như:
 Phẫu thuật: mổ lấy khối u ra. Hiệu quả cho các khối u còn khu trú, chưa di
căn.
 Hóa trị: dùng thuốc tiêu diệt ung thư. Nó được dùng khi ung thư đã lan ra
ngoài vị trí ban đầu, di căn ở nhiều nơi hoặc khối u quá lớn.
 Liệu pháp hoóc-môn (Hormone therapy): dùng thuốc ngăn cản hoặc tiêu diệt
các hormone tham gia vào sự phát triển của những tế bào ung thư.
 Liệu pháp nhiệt (Hyperthermia): dùng năng lượng nhiệt tiêu diệt ung thư.
 Xạ trị: dùng tia bức xạ tiêu diệt ung thư. Về cơ bản, xạ trị chia làm 2 loại: xạ
trị trong và xạ trị ngoài.
Hiện nay, tại Mỹ gần 2/3 bệnh nhân ung thư có qua xạ trị. Điều trị bằng tia
bức xạ hay còn gọi tắt là “Xạ Trị” là việc điều trị bệnh nhân ung thư bằng việc áp
dụng các nguồn phát bức xạ hạt nhân hay các thiết bị phát tia bức xạ. Những tia bức
xạ này sẽ tiêu diệt các tế bào sinh sản và các tế bào chức năng trong cơ thể bằng
3

cách trực tiếp hay gián tiếp cắt đứt DNA của những tế bào này làm chúng không
tiếp tục sinh sản được nữa hoặc chết. Cho nên khi chữa trị ung thư, tia bức xạ cần
phải được nhắm vào tiêu diệt các tế bào ung thư đang sinh sản, không nhắm vào các
tế bào lành. Vì vậy, xạ trị có thể kiềm chế sự phát triển của ung thư hoặc tiêu diệt
hoàn toàn những tế bào ung thư và tác dụng của tia bức xạ lên các tế bào khác nhau
tùy thuộc vào tính nhạy bức xạ của những tế bào đó.
Trong xạ trị, một hoặc nhiều chùm tia bức xạ với hình dạng vùng chiếu, liều
lượng được lựa chọn nhắm vào chính xác vị trí khối ung thư hoặc mạch bạch huyết
bị nhiễm tế bào ung thư đã được bác sĩ xác định kỹ lưỡng theo không gian hai
chiều, ba chiều hoặc bốn chiều trong cơ thể bệnh nhân. Với các tính toán cẩn thận
từ trước, các chùm tia này sẽ tập trung năng lượng lớn nhất vào những khối thể tích
này, trong khi chỉ cho phép một phần năng lượng nhỏ bị hấp thụ vào những cơ quan
lành xung quanh khối bướu mà chùm tia phải đi ngang qua. Xạ trị có thể được dùng
để chữa trị những thể tích nhỏ hơn 1 cm3 nếu tế bào ung thư chỉ cô đọng ở đó, hoặc
cả một phần của cơ thể hoặc cả cơ thể [1].
1.2. Mục tiêu của xạ trị
Điều trị ung thư có liên quan đến việc phá hủy các tế bào ung thư và ngăn
chặn sự phát triển hơn nữa của nó nên khi sử dụng phương pháp điều trị cần phải
xác định rõ mục tiêu của xạ trị. Có 4 loại mục tiêu [1]:
 Điều trị chữa trị (Curative): là điều trị nhằm tiêu diệt triệt để các tế bào ung
thư trong trường hợp các tế bào ung thư chưa di căn ra ngoài những bộ phận
khác trong cơ thể. Có thể tiêu diệt hết những tế bào ung thư và không cho
chúng di căn vào những tế bào khác trong cơ thể. Thông thường bệnh nhân
khi xét nghiệm sẽ không còn ung thư trong vòng 5 năm từ khi điều trị.
 Điều trị hỗ trợ (Curative - Adjuvant): là áp dụng phương pháp xạ trị cùng với
mổ lấy khối u ra, hoặc/và cùng với thuốc hóa trị.
 Điều trị kiểm soát triệu chứng (Palliative): điều trị nhằm kiềm chế sự phát
triển của những tế bào ung thư, làm khối u nhỏ lại, ngăn chặn tế bào ung thư
xâm nhập vào các cơ quan khác của cơ thể, làm giảm đau đối với những khối

4


u lớn chèn ép vào các dây thần kinh hoặc khí quản hoặc thực quản… ngăn
ngừa sự hủy xương, kéo dài sự sống của bệnh nhân.
 Xạ trị toàn thân (Total body irradiation): điều trị hoặc kiềm chế hệ thống
miễn dịch của cơ thể trước khi thay ghép tủy hoặc thay máu vì hệ thống miễn
dịch có thể không chấp nhận hay loại bỏ tủy và huyết thanh lạ vào cơ thể. Xạ
trị toàn thân đồng thời có thể tiêu diệt những tế bào ung thư trên cơ thể bệnh
nhân.
 Ngoài tác dụng trong điều trị ung thư, xạ trị còn được áp dụng vào điều trị
các trường hợp bệnh lý y khoa khác, thông thường là các u lành tính như
tuyến giáp ở vùng cổ, các dây thần kinh thoái hóa, cơ da thịt, ngăn chặn sự
phát triển ngoài dự tính, tế bào xương sinh trưởng vào ngoài hệ thống xương.
1.3. Các phương thức điều trị bằng xạ trị
Xạ trị được chia làm 2 phương thức điều trị: xạ trị trong và xạ trị ngoài.
1.3.1. Xạ trị trong (Brachytherapy)
Xạ trị trong hay còn gọi là xạ trị áp sát là phương pháp đưa các nguồn phát
phóng xạ vào trong hoặc sát vào vùng cần điều trị, tại đó các tia bức xạ sẽ được phát
ra các hướng để tiêu diệt tế bào ung thư xung quanh.
Nguồn đồng vị được lựa chọn ở mức năng lượng phù hợp với quãng chiếu xạ
ngắn, cho phép tia xạ được hấp thụ trực tiếp ngay vào vùng bướu xung quanh mà
không xâm nhập vào các mô lành phía ngoài bướu, nhờ quy luật 1/d2. Chúng được
áp dụng cho nhiều vị trí, thành công nhất cho ung thư phụ khoa và đầu cổ. Nhưng
chỉ áp dụng cho vùng ung thư có thể tích nhỏ. Có thể được áp dụng độc lập (ung thư
tuyến tiền liệt và ung thư vú giai đoạn đầu) hay kết hợp xạ trị ngoài (ung thư phụ
khoa, ung thư tuyến tiền liệt giai đoạn trễ, ung thư đầu và cổ) [7].
1.3.2. Xạ trị ngoài (Teletherapy)
Xạ trị ngoài là việc sử dụng các máy phát hay các nguồn đồng vị bức xạ từ bên

ngoài bệnh nhân được định hướng chiếu vào các khối u bên trong cơ thể của bệnh
nhân. Thông thường những tia xạ này sẽ đi xuyên qua những cơ quan và mô lành
trước và sau khối ung thư cần điều trị. Người ta thường tiến hành với chùm photon,

5


thông thường đó là các tia X mang năng lượng cao được tạo ra từ máy gia tốc tuyến
tính, nhưng người ta cũng dùng chùm tia gamma tạo ra từ máy gia tốc Cobalt-60 và
các tia X mang năng lượng trong khoảng 50-300 keV. Thêm vào đó, việc sử dụng
chùm electron ở năng lượng Megavolt để điều trị những khối u tương đối nông sẽ
cải thiện được độ chính xác hình học hơn các photon. Do đó phương pháp xạ trị
bằng chùm electron cũng được sử dụng rộng rãi ngày nay. Xạ trị ngoài với các loại
bức xạ khác cũng được đưa vào sử dụng, chẳng hạn như chùm neutron, chùm hạt
tích điện như proton có thể dùng trong điều trị lâm sàng. Tuy nhiên các thiết bị để
tạo ra chúng rất đắt đỏ, vì vậy các loại bức xạ này ít được sử dụng [7].
Xạ trị ngoài là phương pháp sử dụng rộng rãi nhất để điều trị khối u, hạch nằm
sâu trong cơ thể. Bên cạnh những máy phát chùm gamma, máy phát neutron, máy
X-quang thì hiện nay máy gia tốc điện tử được lựa chọn hầu hết cho các khoa xạ trị.
Trong khóa luận này, sử dụng máy gia tốc tuyến tính tạo ra những chùm tia X có
thể điều khiển được bằng máy tính, có các hệ thống kiểm tra và lưu trữ, các hệ
thống collimator động.
1.4. Cơ sở xạ trị ung thư
1.4.1. Cơ sở sinh học
Tất cả các kỹ thuật điều trị bằng tia xạ đều nhằm đạt được một liều lượng tối
đa tại khối u và 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 giữa các tế bào khối u, tế bào lành và
loại tế bào cụ thể [2]:
 Tế bào biệt hóa (tế bào lành) kháng tia hơn loại không biệt hóa (tế bào ung
thư), vì tế bào không biệt hóa rất yếu trong cơ chế sửa chữa những sai hỏng

trên DNA so với các tế bào biệt hóa.
 Phân bố hợp lý tổng liều điều trị và liều lượng mỗi lần chiếu.
Chu kỳ sinh sản của tế bào là chuỗi các sự kiện liên quan đến sự sao chép
DNA (deoxyribonucleic acid) và sự phân bố cân bằng của nó đối với các thế hệ tế
bào con cháu được sinh ra do sự phân chia. Tất cả các tế bào, kể cả ác tính và không
ác tính trong quá trình phân chia tế bào đều trải qua 5 pha của chu kỳ tế bào đó là

6


G0, G1, S, G2 và M (Hình 1.1) [6].

Hình 1.1. Chu kỳ tế bào
 Pha G0 (pha nghỉ sau phân bào) là giai đoạn trong chu kỳ khi mà các tế bào
có khả năng thay mới bình thường và không tăng sinh.
 Pha G1 là pha phát triển hoặc giai đoạn sau phân bào/tiền tổng hợp. Diễn ra
trong khoảng 12 – 14 giờ, để khởi đầu chuẩn bị vào giai đoạn tổng hợp –
pha S.
 Pha S (tổng hợp) kéo dài khoảng 7 – 20 giờ. Tổng hợp DNA chỉ được thực
hiện ở pha này. Các tế bào dễ bị tổn thương nhất trong pha S này.
 Pha G2 (pha tiền phân bào) kéo dài từ 1 – 4 giờ, nằm trong giai đoạn hoạt
động tương đối yếu vì các tế bào chờ đợi để đi vào pha phân bào.
 Pha M (pha phân bào) là từ 40 phút đến 20 giờ, diễn ra sự phân bào và phân
chia tế bào. Sau phân bào, các tế bào con hoặc sẽ quay về pha G0 và ngừng
phân chia, hoặc nếu có kích thích sự phân chia thì chúng sẽ đi vào pha G1 và
tiếp tục chu kỳ sinh sản mới.
Các tế bào ung thư có khả năng kết thúc chu kỳ tế bào nhanh hơn bằng cách
giảm khoảng thời gian trong pha G1. Chúng rất ít khi đi vào hoặc ở lại pha G0 của
chu kỳ tế bào hơn các tế bào lành, bởi thế mà chúng phân chia một cách liên tục.
Đặc điểm của tế bào ung thư là nhạy cảm với các tia bức xạ hơn các tế bào khỏe

mạnh bình thường [6].

7


1.4.2. Cơ sở vật lý
1.4.2.1. Tương tác giữa photon với vật chất
Trong tương tác của các bức xạ với vật chất có tương tác giữa electron, hạt
nặng mang điện và photon với vật chất. Vì trong khóa luận này ta dùng chùm
photon để điều trị nên việc tìm hiểu cơ bản lý thuyết về tương tác giữa photon với
vật chất là cần thiết. Có 4 kiểu tương tác chính của photon: tán xạ Rayleigh, hiệu
ứng quang điện, tán xạ Compton, sự sinh cặp [5].
Tán xạ Rayleigh là photon tới có thể tương tác với điện tử và bị tán xạ đàn hồi
trên nguyên tử làm thay đổi hướng bay mà không mất năng lượng. Tán xạ này chỉ
làm suy giảm số photon trong chùm song song. Xác suất để xảy ra tán xạ Rayleigh
tăng theo số nguyên tử Z của nguyên tố hấp thụ và giảm theo năng lượng. Do đó,
trong mô mềm xác suất xảy ra sự tán xạ này rất thấp do số nguyên tử hiệu dụng của
các mô mềm thấp.
Hiệu ứng quang điện là một photon được hấp thụ hoàn toàn và một quang
electron bứt ra khỏi nguyên tử. Chỗ trống trong vỏ nguyên tử nhanh chóng bị lấp
bởi electron từ lớp trên nên xuất hiện một vài tia X đặc trưng hay electron Auger
(Hình 1.2). Trong đa số trường hợp, photon của tia X đặc trưng sẽ bị hấp thụ trong
vùng lân cận do nó gây ra một hiệu ứng quang điện khác.

Hình 1.2. Tương tác quang điện
8


Tán xạ Compton, còn gọi là tán xạ không kết hợp, photon va chạm và giải
phóng một electron liên kết yếu với hạt nhân. Photon truyền một phần năng lượng

cho electron và bị lệch khỏi phương ban đầu một góc (Hình 1.3).

Hình 1.3. Tán xạ Compton
Sự sinh cặp là photon biến mất trong trường Coulomb của hạt nhân và một cặp
electron – positron xuất hiện, chỉ xảy ra khi năng lượng lớn hơn 1,022 MeV.
Electron và positron mất dần động năng do ion hóa và kích thích, cho đến khi dừng
lại. Đối với positron, khi đó sẽ xảy ra sự hủy cặp do nó kết hợp với một electron tự
do và cả hai biến mất, 2 photon phát ra, mỗi photon có năng lượng khoảng 0,511
MeV, bay ra theo hai hướng ngược nhau (Hình 1.4).

Hình 1.4. Hiệu ứng sinh cặp

9


Tầm quan trọng của từng loại tương tác đối với mô mềm được cho trong Bảng
1.1.
Bảng 1.1. Tầm quan trọng của từng loại tương tác đối với mô mềm [5]
Năng lượng photon

Vai trò của tương tác

< 50 keV

Hiệu ứng quang điện chủ yếu

60 keV đến 90 keV

Hiệu ứng quang điện, Compton như nhau

200 keV đến 3 MeV

Tán xạ Compton chủ yếu

5 MeV đến 10 MeV

Hiệu ứng sinh cặp bắt đầu xuất hiện

> 50 MeV

Hiệu ứng sinh cặp chủ yếu

1.4.2.2. Những khái niệm cơ bản về vật lý
Cân bằng điện tích (Build-Up): là hiện tượng vật lý, xảy ra khi các chùm
photon năng lượng cao tương tác với môi trường sinh ra các electron thứ cấp. Tùy
theo năng lượng photon và môi trường tương tác, những electron này cũng sẽ tham
gia tương tác với môi trường. Liều lượng cực đại (Dmax) sẽ đạt được tại độ sâu nào
đó trong môi trường khi các electron đạt đến sự cân bằng. Miền giới hạn giữa bề
mặt môi trường (da) và độ sâu đạt liều cực đại rất có ý nghĩa trong xạ trị, thông qua

Liều hấp thụ (Gy)

việc lựa chọn năng lượng của chùm tia (Hình 1.2) [2].

Vùng
Buildup

Độ sâu (cm)
Hình 1.5. Vùng Build-Up

10


Liều sâu phần trăm: là liều hấp thụ của một điểm nằm tại độ sâu nào đó được
biểu thị bằng phần trăm so với liều hấp thụ tại điểm tham khảo (thường là điểm có
liều cực đại) nằm trục trung tâm của chùm tia. Phân bố phần trăm liều theo độ sâu
của một số loại bức xạ và năng lượng khác nhau của trường chiếu kích thước 10 cm

Phần trăm liều theo độ sâu

 10 cm được chỉ ra trên Hình 1.6.

Độ sâu trong nước (cm)
Hình 1.6. Đường phân bố phần trăm liều theo độ sâu [10]
Tỷ số mô – không khí (TAR): là tỷ số của liều lượng tại một điểm nào đó trong
môi trường (nước hoặc mô tương đương) so với liều lượng tại cùng điểm đó được
đo trong không khí (Hình 1.7).

Hình 1.7. Thiết lập đo đạc hệ số TAR

11


Kích thước trường chiếu: là một kích thước hình học được xác định bởi giới
hạn của đường đồng liều 50% của trường chiếu đó.
Vùng nửa tối hay vùng bán dạ: là vùng nằm gần biên của các trường chiếu, ở
đó liều lượng giảm một cách nhanh chóng. Độ rộng của vùng bán dạ phụ thuộc vào
kích thước của nguồn, khoảng cách từ nguồn đến giới hạn cuối của collimator và
khoảng cách từ nguồn đến bề mặt da.
Đường cong đồng liều: là đường biểu diễn các điểm nhận được một liều chiếu

bằng nhau. Chúng biểu diển sự phân bố liều và cho biết tính chất của từng chùm tia
hay sự kết hợp giữa các chùm tia với các block, wedge, bolus khác nhau.
Bản đồ đồng liều: là tập hợp một số các đường cong đồng liều của một trường
chiếu. Chúng thường mô tả độ chênh lệch về liều lượng giữa các đường là 10%.
Liều lượng tại các điểm trung gian khác có thể được xác định bằng cách nội suy
giữa các đường. Bản đồ đồng liều sẽ có hình dạng khác nhau với các kích thước
trường chiếu khác nhau, với nguồn bức xạ có các mức năng lượng khác nhau (Hình
1.8).

Hình 1.8. Bản đồ đồng liều của chùm 60Co, kích thước trường chiếu 10 cm  10
cm. A: Khoảng cách nguồn bề mặt (SSD), B: Khoảng cách nguồn trục (SAD) [10]
Lọc, nêm: là một loại dụng cụ hấp thụ (thường dùng chì) được lồng vào chùm
tia, làm biến dạng chùm tia và vì vậy nó cũng làm giảm suất liều chùm tia đó. Hệ số

12


truyền qua nêm biểu thị tỷ số của suất liều trên trục trung tâm của chùm tia khi có
và khi không có nêm. Góc nêm là góc tạo bởi đường vuông góc với trục trung tâm
của chùm tia và đường đồng liều 50% và tại điểm giao nhau của chúng trên trục
trung tâm (Hình 1.9).

Hình 1.9. Đường cong đồng liều cho một lọc, nêm. A: Chuẩn hóa đến Dmax, B:
chuẩn hóa đến Dmax mà không có nêm. 60Co, góc nêm = 450, kích thước trường
chiếu = 8 cm  10 cm, khoảng cách nguồn đến bề mặt = 80 cm [10]
1.4.3. Các vùng thể tích liên quan trong xạ trị
Quá trình lập kế hoạch xạ trị dựa vào hình ảnh được xác định theo thể tích
khối u và các tổ chức nguy cấp liền kề. Các vùng thể tích này được vẽ theo từng lát
cắt dựa trên bộ dữ liệu của phim CT. Thể tích khối u thường được vẽ chu vi bằng
thủ công mặc dù những hệ thống phần mềm hiện đại có khả năng phân biệt cấu trúc

giải phẫu khối u. Công việc này có vẻ tốn thời gian nhưng bác sĩ xạ trị sẽ yên tâm
hơn về độ chính xác của nó. Khi vẽ các đường biên xác định thể tích khối u và các
thể tích liên quan khác, bác sĩ xạ trị và kỹ sư vật lý cần phải tính đến những xê dịch
có thể xảy ra của bệnh nhân và của một số tổ chức [6].
Cần phải hết sức cẩn trọng để xác định chính xác các vùng thể tích liên quan
bằng kỹ thuật xạ trị 3D-CRT. Ủy ban Quốc tế về đơn vị và đo lường bức xạ
13


(International Commission on Radiation Units – ICRU) cung cấp nhiều hướng dẫn
cho việc này. Các báo cáo số 50 và 62 của ICRU đưa ra các thể tích khác nhau rất
hữu ích cho lập kế hoạch, Hình 1.10 mô tả hướng dẫn việc xác định và mô tả một số
vùng thể tích cũng như các tổ chức nguy cấp liên quan [10].

Hình 1.10. Các thể tích điều trị theo ICRU 50


Thể tích khối u thô GTV (Gross tumor volume): là phạm vi thô có thể chứng
minh và xác định vị trí của khối u. Nó có thể bao gồm các khối u nguyên
phát, hạch di căn, hoặc di căn khác. Khoanh vùng của GTV là có thể nhìn
thấy, sờ nắn hoặc có thể chứng minh qua hình ảnh CT, MRI, PET-CT,...
bằng những thông tin giải phẫu học.

 Thể tích bia lâm sàng CTV (Clinical target volume): là thể tích mô mà trong
đó bao gồm thể tích GTV và các tổ chức ác tính biểu hiện ở mức vi thể, khó
phát hiện bằng lâm sàng nhưng cần phải loại bỏ. Khoanh vùng của CTV giả
định không có các tế bào khối u bên ngoài thể tích này. Do đó, thể tích này
cũng phải điều trị một cách đầy đủ về liều lượng cả trong trường hợp xạ trị
triệu chứng hay triệt để. Theo kinh nghiệm, khi xác định đường biên CTV
thường được mở rộng thêm 1 cm (nghĩa là CTV = GTV + 1 cm).

 Thể tích bia nội tại ITV (Internal target volume): là một khái niệm mới được
giới thiệu trong bản báo cáo số 62 của ICRU khuyến cáo rằng biên độ nội tại
(Internal margin – IM) được thêm vào CTV để bù trừ cho các chuyển động
14


sinh lý bên trong và biến đổi trong kích thước, hình dạng và vị trí của CTV.
Thể tích mà bao gồm CTV với những đường viền được gọi là thể tích bia nội
tại (ITV).
 Thể tích bia lập kế hoạch PTV (Planning target volume): là thể tích bao gồm
CTV với một vùng mở rộng do sai số nội tại (IM) do chuyển động bệnh nhân
và vùng mở rộng do sai số thiết lập bệnh nhân (Setup Margin – SM). Đường
viền bao quanh CTV trong bất kỳ hướng nào phải đủ lớn để bù trừ cho
chuyển động trên trong và thiết lập bệnh nhân. PTV là thể tích tập trung chủ
yếu của kế hoạch xạ trị, đảm bảo phân bố liều lượng theo yêu cầu. Trong
thực tế kế hoạch, ta phải cố gắng lập kế hoạch sao cho tối thiểu 95% thể tích
bia lập kế hoạch PTV nhận 100% liều chỉ định.
 Thể tích điều trị TV (Treated volume): thể tích điều trị thường lớn hơn thể
tích bia lập kế hoạch và phụ thuộc vào kỹ thuật điều trị cụ thể. Khi lập kế
hoạch, ta mong muốn một thể tích đồng liều nào nó bao trọn PTV. Tuy
nhiên, rất khó để thể tích đồng liều đó bằng đúng thể tích PTV mà nó thường
lớn hơn PTV. Người ta gọi thể tích đồng liều đó là thể tích điều trị.
 Thể tích chiếu xạ IV (Irradiated volume): là vùng thể tích nhận một lượng
liều đáng kể (thường là 50% liều chỉ định). Thể tích chiếu xạ lớn hơn thể tích
điều trị và cũng phụ thuộc vào kỹ thuật xạ trị được sử dụng.
 Cơ quan cần bảo vệ có nguy cơ nhận liều cao (Organ at risk – OAR): là thể
tích được vẽ bao quanh các cơ quan quan trọng nhạy bức xạ nằm gần khối u.
Tạo ra các cơ quan này nhằm đặt lại giới hạn liều lượng có thể nhận cho cả
khối u và các cơ quan quan trọng. Mỗi OAR có thể nhận liều bức xạ khác
nhau dựa trên từng loại mô của cơ thể.

1.4.4. Tổ chức nhân viên trong khoa xạ trị
Trên thế giới, khoa xạ trị thực hiện kỹ thuật bức xạ ion hóa năng lượng cao để
tiến hành điều trị ung thư khi có chỉ định xạ trị đơn thuần hoặc phối hợp với các
phương pháp khác. Tiến hành chẩn đoán bệnh, lập kế hoạch điều trị, chăm sóc theo
dõi các biến chứng do xạ trị.

15


Đội ngũ nhân viên trong khoa xạ trị bao gồm [1]:
 Bác sĩ chuyên về ung bướu: có nhiệm vụ khám và ra quyết định về điều trị
xạ trị. Họ sẽ quyết định phương thức điều trị, chỉ định liều lượng, tham gia
lập kế hoạch và đánh giá kế hoạch điều trị, kiểm tra kế hoạch điều trị và theo
dõi bệnh nhân.
 Kỹ sư vật lý y khoa về xạ trị: lập kế hoạch điều trị, đưa ra các kỹ thuật điều
trị dựa trên những chỉ định của bác sĩ ung bướu/xạ trị, tham gia đánh giá kế
hoạch điều trị, kiểm tra kế hoạch điều trị sau khi lập kế hoạch, đảm bảo và
kiểm soát chất lượng của thiết bị (QA và QC).
 Đội ngũ kỹ thuật viên xạ trị: là đội ngũ có mối liên hệ mật thiết, chặt chẽ
giữa bác sĩ xạ trị, đội ngũ kỹ sư vật lý và bệnh nhân. Thực hiện tạo khuôn,
định tư thế của bệnh nhân, chụp CT. Thực hiện kỹ thuật điều trị, những yêu
cầu kỹ thuật của việc điều trị nhằm đạt được mục tiêu của việc điều trị. Đội
ngũ trực tiếp thực hiện việc điều trị, hỗ trợ thực hiện các kỹ thuật điều trị.
Người đóng góp trong việc đánh giá và hoàn thiện các kỹ thuật định vị, kỹ
thuật điều trị đang áp dụng tại khoa. Công việc của họ ảnh hưởng trực tiếp
đến chất lượng điều trị và nỗ lực điều trị của cả quy trình điều trị.
 Đội ngũ điều dưỡng, y tá và nhân viên văn phòng: tiếp nhận và giải quyết thủ
tục cho bệnh nhân, giúp đỡ/hỗ trợ bác sĩ trong việc khám và hoàn tất hồ sơ
bệnh án, có thể đảm nhiệm trong việc theo dõi và lưu trữ hồ sơ.

16


CHƯƠNG 2
LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ 3D-CRT TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƯ TẠI
BỆNH VIỆN ĐA KHOA ĐỒNG NAI
Việc ứng dụng của tia X vào điều trị ung thư nông ngày càng phong phú.
Trong đó là các máy phát tia X 150kV và 300kV được sử dụng rất hiệu quả lần lượt
cho điều trị ung thư da và cho sự làm giảm bớt các triệu trứng tạm thời. Tuy nhiên,
tính chất vật lý của tia này không đáp ứng được các yêu cầu điều trị các khối u sâu
bên trong. Việc nghiên cứu chùm bức xạ với mức năng lượng cao hơn, đồng nghĩa
với khả năng đâm xuyên lớn hơn, đã dẫn đến sự phát triển của máy xạ trị Cobalt-60.
Phổ chùm tia gamma phát ra từ nguồn Cobalt-60 có 2 đỉnh năng lượng tại 1,17
MeV và 1,33 MeV, cho năng lượng photon trung bình khoảng 1,25 MeV, chùm bức
xạ này có thể được dùng để điều trị tốt những khối u nằm gần bề mặt da. Tuy nhiên,
tính chất vật lý của chùm tia gamma này vẫn còn có một số mặt hạn chế trong việc
điều trị các khối u sâu bên trong như: liều ở bề mặt tương đối lớn và điều trị kém
hiệu quả với các khối u nằm sâu trong da. Vì vậy người ta phải sử dụng máy gia tốc
trong xạ trị ung thư và sự ra đời máy gia tốc đã tạo ra bước ngoặt lớn trong điều trị
ung thư [6]. Để chuẩn bị cho việc lập kế hoạch xạ trị dùng máy gia tốc tuyến tính,
khóa luận này tìm hiểu nguyên lý cấu tạo chung của máy gia tốc tuyến tính và quy
trình xạ trị theo kỹ thuật 3D-CRT dùng máy gia tốc tuyến tính tại Bệnh viện Đa
khoa Đồng Nai.
2.1. Khái quát về máy gia tốc tuyến tính
Máy gia tốc tuyến tính tại Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai có các đặc trưng sau:
nhãn hiệu - Primus, hãng sản xuất - Siemen của Đức, loại bức xạ - Electron đơn
năng với các mức năng lượng 5, 7, 8, 10, 12, và 14 MeV, photon với năng lượng 6
và 15 MV [3]. Trong khóa luận này, sử dụng chùm photon để điều trị.
2.1.1. Cấu tạo
Các bộ phận chính là súng điện tử, nguồn phát sóng cao tầng Klystron, ống gia

tốc, hệ thống uốn chùm tia, bộ phận kiểm soát liều, bia phát tia X, hệ thống định
hướng chùm tia (Hình 2.1) [3].
17


Hình 2.1. Cấu tạo máy gia tốc tuyến tính
 Cần máy đứng: được thiết kế để chịu tải, nâng đỡ cần máy và có thể chứa:
máy phát sóng, súng điện tử, ống dẫn sóng gia tốc.
 Súng điện tử: là thiết bị phát ra electron, gồm có hai loại chính là loại hai cực
và loại ba cực. Cơ chế cung cấp nhiệt súng điện tử có thể là trực tiếp hoặc
gián tiếp tùy theo nhà sản xuất. Cả 2 loại súng này đều có một sợi dây Catôt
được nung nóng và cực Anôt có đục một lỗ nhỏ ở giữa, với súng loại ba cực
còn có thêm một lưới điều khiển. Các electron phát ra từ sợi dây Catôt được
nung nóng sẽ hội tụ thành một chùm và được gia tốc xuyên qua lỗ trên Anôt
sau đó bị cuốn vào trong ống dẫn sóng gia tốc.
 Ống dẫn sóng gia tốc: gồm có ống dẫn sóng và ống gia tốc dùng để truyền
dẫn và tăng tốc electron.
 Máy phát sóng: gồm 2 thành phần chính là nguồn phát sóng (Klystron hoặc
Magnetron) và bộ điều chế xung. Magnetron và Klystron là các nguồn phát
vi sóng hoạt động dưới dạng xung ngắn cỡ một vài µs.
 Cần máy: chứa hệ thống truyền tải electron, đầu máy điều trị. Cần máy được
gắn vào cần máy đứng và có thể quay được quanh trục vuông góc với nó.
 Hệ thống truyền tải electron: để đưa electron đến đầu máy điều trị.
 Đầu máy điều trị: bia tia X dùng để tạo ra chùm photon xạ trị nhờ hiệu ứng
bức xạ hãm khi chùm electron đã được gia tốc tương tác với bia; Ống chuẩn
18


trực được cấu tạo bởi các cặp ngàm (jaws) để tạo hình dạng và kích thước
chùm bức xạ; Các khối che chắn để tạo hình dạng trường chiếu thích hợp;

các bộ lọc phẳng dùng để làm phẳng chùm bức xạ tạo ra tính đồng nhất; bộ
phận kiểm soát liều. Ngoài ra đầu máy điều trị còn có thể thêm vào một số bộ
phận để thay đổi cường độ chùm bức xạ như: dụng cụ bù trừ (compensator),
lọc nêm (wedge), ống chuẩn trực đa lá (multi-leaf collimator).
 Giường bệnh nhân: là nơi đặt bệnh nhân và bố trí các tư thế xạ trị. Nó có thể
quay được quanh trục trên mặt phẳng nằm ngang và cũng có thể nâng lên, hạ
xuống để tạo khoảng cách điều trị thích hợp.
 Bảng điều khiển: là thiết bị điều khiển các hoạt động của máy gia tốc như:
quay cần máy, điều chỉnh giường bệnh nhân, đặt vị trí cho jaws, ống chuẩn
trực để định vị trường điều trị.
2.1.2. Nguyên lý hoạt động
Các electron được sinh ra do bức xạ nhiệt từ súng điện tử, được điều chế thành
các xung và phun vào ống dẫn sóng gia tốc. Đó là cấu trúc dẫn sóng mà trong đó
năng lượng dùng cho electron được cung cấp từ nguồn sóng siêu cao tần (với tần số
khoảng 3000 MHz - bước sóng 100 mm). Chùm electron được gia tốc có xu hướng
phân kỳ khi ra khỏi ống dẫn sóng gia tốc và được hội tụ theo một quỹ đạo thẳng nhờ
hệ thống điện trường đồng trục. Sau đó chùm electron được uốn theo một góc 900
hoặc 270°. Nếu cần sử dụng chùm tia electron thì cho electron ra trực tiếp để sử
dụng, nhưng nếu sử dụng tia X thì cho chùm electron sau khi gia tốc chạm vào một
bia kim loại (target). Tại đây electron bị hãm lại và phát ra tia X (theo hiệu ứng bức
xạ hãm bremstralung) [3].
2.2. Quy trình xạ trị theo kỹ thuật 3D-CRT
Trong phần dưới đây, khóa luận này trình bày tổng quan quy trình kỹ thuật xạ
trị và cụ thể là lập kế hoạch 3D-CRT tại khoa Y học Hạt nhân, bệnh viện Đa khoa
Đồng Nai. Có nhiều bước đòi hỏi phải thực hiện trong chương trình này và nhiều
chi tiết có thể khác nhau giữa các bệnh viện. Giới thiệu sơ đồ khối của quy trình kỹ
thuật xạ trị theo kỹ thuật 3D-CRT (Hình 2.2).

19

Đánh giá bệnh nhân
Cố định bệnh nhân
Chụp CT – Mô phỏng
Quy trình lập kế hoạch
Nhập chuỗi ảnh vào hệ thống
Vẽ các khối u và cơ quan
Chỉ định liều, phân liều
Chọn năng lượng và tạo các trường chiếu
Tính toán liều

Không chấp nhận

Tối ưu hóa và đánh
giá kế hoạch
Chấp nhận
Điều trị

Hình 2.2. Quy trình xạ trị ngoài theo kỹ thuật 3D-CRT
2.2.1. Đánh giá bệnh nhân và quyết định xạ trị
Bước đầu trong quy trình là đánh giá và quyết định xem bệnh nhân có thể
được điều trị như thế nào. Trong quá trình đánh giá tất cả các khâu chẩn đoán, xét
nghiệm cơ bản về sinh hóa hay những thông tin về mô bệnh được thực hiện... để
giúp xác định loại bệnh, giai đoạn bệnh cũng như mức độ xâm lấn của khối u. Sau
đó, bộ phận chuyên môn đưa ra những quyết định điều trị cho bệnh nhân [6].

20


2.2.2. Cố định tư thế bệnh nhân

Trước khi đi đến quyết định điều trị, bộ phận chuyên môn cần thống nhất tư
thế bệnh nhân có thể áp dụng cho từng trường hợp và phương pháp cố định tư thế
bệnh nhân sao cho thích hợp nhất.
Việc áp dụng kỹ thuật 3D-CRT thường kết hợp với khả năng làm giảm các
mép đường biên của thể tích khối u. Phương pháp cố định hiệu quả có thể làm giảm
thiểu sai số đặt tư thế bệnh nhân. Do đó, việc sử dụng phương tiện cố định phù hợp,
tạo sự thoải mái cho bệnh nhân và thao tác cho nhân viên kỹ thuật sẽ là một yếu tố
quan trọng ảnh hưởng đến toàn bộ quy trình và kết quả điều trị bệnh nhân. Mỗi một
cơ sở xạ trị cần trang bị đầy đủ những phương tiện, dụng cụ cố định phù hợp cho
từng vị trí, từng loại bệnh. Những dụng cụ này phải dễ dàng tái tạo chính xác tư thế
bệnh nhân trong quá trình điều trị [6].

Hình 2.3. Các thiết bị cố định cho bệnh nhân khi xạ trị ca vòm
2.2.3. Chụp CT – Mô phỏng
Hệ thống mô phỏng là hệ thống chụp CT – Mô phỏng gồm 3 phần chính: máy
chụp CT – Mô phỏng, hệ thống laser định vị, hệ thống máy tính. Chức năng của
máy mô phỏng là thu nhận dữ liệu ảnh phục vụ cho quá trình lập kế hoạch, đồng
thời nó cũng được sử dụng để mô phỏng, kiểm tra việc điều trị và che chắn được tạo
ra từ hệ thống lập kế hoạch trước khi đưa bệnh nhân vào điều trị chính thức trên
máy điều trị.
 Máy chụp CT – Mô phỏng: một máy quét CT xạ trị chuyên dụng với các phụ
kiện mô phỏng (ví dụ: bàn phẳng, ánh sáng laser để định vị, các thiết bị cố
21


định và ghi hình ảnh, và phần mềm dành riêng cho mô phỏng ảo) được gọi là
một CT – Mô phỏng. Dùng để thu thập dữ liệu các hình ảnh CT cắt lớp của
bệnh nhân [10].
 Hệ thống laser định vị: gồm 3 đèn laser (1 lắp trên trần, 1 bên trái và 1 bên
phải). Các tia laser chéo nhau để định vị chính xác vị trí, tư thế và tọa độ trên

cơ thể bệnh nhân.
 Hệ thống máy tính điều khiển: gồm máy tính điều khiển CT và máy tính mô
phỏng. Dùng để kiểm tra vị trí của bệnh nhân thông qua các lát cắt chuẩn
trước khi thực sự tiến hành chụp cắt lớp cho bệnh nhân.

Hình 2.4. Hệ thống CT – Mô phỏng tại Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai
Kết quả mô phỏng được gửi tới phần mềm điều khiển chùm tia laser và hệ
thống lập kế hoạch ảo VPS (Virtual Planning Systems). Trong hệ thống VPS, bác sỹ
vẽ xác định vị trí, kích thước khối u trong cơ thể người bệnh. Sau đó, tọa độ tâm
khối u sẽ được truyền lại về phần mềm điều khiển của hệ thống laser. Phần mềm
này tự tính ra khoảng cách giữa tâm khối u với tọa độ góc trên ảnh CT của bệnh
nhân. Sau đó, nó điều khiển tự động dịch chuyển giường bệnh để đưa hệ laser về
tâm khối u của bệnh nhân (bệnh nhân vẫn nằm cố định trên giường CT) và kỹ thuật
viên sẽ đánh dấu vị trí tâm khối u trên bệnh nhân [6].

22


2.2.4. Quy trình lập kế hoạch điều trị
Hệ thống máy tính lập kế hoạch điều trị dựa trên phần mềm Prowess Panther
4.60.3615. Nó có khả năng nhận thông tin thông qua hệ thống mạng, từ máy quét
CT của bất kỳ nhà sản xuất sử dụng giao thức DICOM 3.0 (Hình 2.5). Prowess
Panther có thể hiển thị hình ảnh 3D bao gồm như mặt cắt dọc, ngang và đứng của
khối u và cấu trúc bên trong. Ngoài ra, hệ thống lập kế hoạch điều trị Prowess
Panther có thể thiết lập các trường chiếu xoay quanh khối u với các góc khác nhau
và dùng các thiết bị phụ trợ. Cũng như, tính toán liều chính xác đến khối u điều
trị…[12]. Các bước của quy trình lập kế hoạch xạ trị trên Prowess Panther sẽ được
trình bày tiếp theo.

Hình 2.5. Giao thức truyền dữ liệu DICOM

2.2.4.1. Nhập chuỗi ảnh vào hệ thống
Khi thực hiện lập kế hoạch xạ trị cho bệnh nhân, người ta buộc phải dùng tới
hình ảnh CT hoặc PET/CT. Vì xạ trị dùng máy gia tốc là sử dụng tia photon xạ trị
ngoài, việc tính toán phân bố liều trên các phần mềm mô phỏng phải sử dụng tới
mật độ electron của cơ thể bệnh nhân nên chỉ có hình ảnh CT là có thể đáp ứng
được yêu cầu này. Ngoài ra, việc tính toán độ sâu chùm tia bức xạ đi vào cơ thể là
vô cùng quan trọng. Bất kỳ một sai sót nào trong việc tính toán độ sâu này đều gây
ra việc điều trị sai lệch mục tiêu cần điều trị. Hình ảnh CT cho phép chúng ta thấy

23


rõ giải phẫu các cơ quan có mật độ mô cao như xương hay các điểm đánh dấu bằng
chì (Pb) và cả giải phẫu mô mềm [4].
Nhập dữ liệu ảnh thu được vào phần mềm Prowess Panther. Tiến hành vẽ
đường viền ngoài, đánh dấu 3 điểm tâm chì và chuẩn tâm chì về tâm 0.

Hình 2.6. Lát cắt CT chứa các điểm đánh dấu tâm chì
2.2.4.2. Vẽ thể tích khối u và các cơ quan nhạy xạ xung quanh
Bác sĩ vẽ và khoanh vùng để tạo ra các thể tích bia làm mục tiêu cho các tia
bức xạ đi tới. Việc vẽ đầy đủ các thể tích khối u (như GTV, CTV) và cơ quan nhạy
xạ xung quanh (như tim, tủy sống, phổi trái, phổi phải) một cách chính xác và đầy
đủ đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá phân bố liều, giúp cho quá trình lập
kế hoạch, tối ưu liều lượng thuận lợi và chính xác (Hình 2.7).
2.2.4.3. Chỉ định liều, phân liều
Ngoài việc chỉ định liều cho khối u, bác sĩ còn phải chỉ định liều giới hạn cho
các cơ quan lành nhạy xạ gần kề khối u. Việc chỉ định này là hết sức quan trọng
trong kế hoạch 3D-CRT nhằm đáp ứng liều cho khối u và bảo vệ cơ quan.
Qua nhiều nghiên cứu và khảo sát người ta thường chọn giá trị phân liều xung
quanh giá trị 2 Gy/ngày (1,8 - 2,2 Gy). Sự lựa chọn này dựa vào đường cong sống

sót của tế bào trên 1 ngày điều trị với tần suất 5 ngày/tuần [4].

24