Kế hoạch xạ trị và quy trình kiểm soát đảm bảo chất lượng xạ trị (QAQC)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HẠT NHÂN & VẬT LÝ MÔI TRƯỜNG

*************

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
Kế hoạch xạ trị và quy trình kiểm soát đảm bảo chất
lượng xạ trị (QA/QC)
Họ và tên sinh viên

:

Trần Đình Hoàng Linh

MSSV

:

20124220

Giảng viên hướng dẫn

:

KS. Chu Văn Lương
TS. Trần Kim Tuấn

Hà nội, 6/2017

0

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và hoàn thiện đề tài :“Kế hoạch xạ trị và quy trình kiểm
soát đảm bảo chất lượng xạ trị (QA/QC).”. Em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình từ các
Thầy, Cô giáo trong trường và các cán bộ ở Phòng Vật Lý Xạ Trị Bệnh viện K1 cùng
với sự động viên giúp đỡ nhiệt tình từ gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới kỹ sư Chu Văn Lương, anh đã tận tình
hướng dẫn và chỉ bảo cho em trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới Phòng Vật Lý Xạ Trị Bệnh Viện K1 đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực tập tại Bệnh Viện.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy, Cô giáo Khoa Kỹ thuật hạt nhân
và Vật Lý môi trường Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đã tận tình giảng dạy và
chỉ dẫn em trong suốt thời gian em học tập tại trường.
Em cũng xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên, khích lệ và giúp đỡ em
trong thời gian học tập và thực hiện đề tài.
Dù đã có nhiều cố gắng trong suốt quá trình thực hiện, xong khóa luận khó tránh
khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của các Thầy, Cô,
Gia đình, bạn bè và những người quan tâm đến đề tài.
Hà Nội, tháng 6 năm 2017
Sinh viên
Trần Đình Hoàng Linh

1


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................4
DANH MỤC CÁC BẢNG ..............................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ..........................................................................6
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................8

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CỦA VIỆC XẠ TRỊ UNG THƯ VÀ KỸ THUẬT ĐIỀU BIẾN
LIỀU IMRT .....................................................................................................................9
1.1.

Tương tác của bức xạ gamma với vật chất ...........................................................9

1.2.

Xạ trị trong ung thư ............................................................................................11

1.2.1. Khái niệm về ung thư......................................................................................11
1.2.2. Các phương pháp điều trị ung thư .................................................................13
1.2.3.

Khái niệm của xạ trị trong điều trị ung thư ...............................................14

1.2.4.

Các phương pháp xạ trị ..............................................................................15

1.3.

Máy gia tốc trong xạ trị ung thư .........................................................................17

1.3.1.

Cấu tạo của máy gia tốc dùng trong xạ trị ..................................................18

1.3.2.

Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc trong xạ trị ......................................20

1.3.3.

Cấu tạo của một số bộ phận chính. .............................................................21

1.4.

Kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng IMRT (Intensity Modulated Radiation

Therapy).........................................................................................................................28
1.4.1.

Cơ sở về kỹ thuật điều biến liều lượng IMRT ............................................28

1.4.2.

Quy trình xạ trị điều biến liều IMRT ..........................................................29

1.4.3.

Lập kế hoạch xạ trị ......................................................................................30

1.4.4.

Đánh giá kế hoạch xạ trị .............................................................................32

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH KIỂM SOÁT VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG XẠ TRỊ 33
2.1.

Kiểm soát, đảm bảo chất lượng xạ trị (QA-QC) ................................................33

2.1.1.

Mục đích .....................................................................................................33

2.1.2.

Định nghĩa ...................................................................................................33

2.1.3.

Yêu cầu của QA-QC ...................................................................................34

2.2.

Quy trình thực hiện chung ..................................................................................35

2.3.

Máy gia tốc Clinac 600C ....................................................................................35

2


2.3.1.

Bộ phận chính : ...........................................................................................35

2.3.2.

Giường máy.................................................................................................36

2.3.3.

Hệ thống cửa chắn nơtron ...........................................................................36

2.3.4.

Hệ thống đo liều ..........................................................................................36

2.3.5.

Hệ thống làm khuôn chì ..............................................................................38

2.4.

Quy trình QA thiết bị máy gia tốc Clinac 600C .................................................38

2.4.1.

Quy trình QA hàng ngày .............................................................................38

2.4.2.

Quy trình QA hàng tuần ..............................................................................39

2.4.3.

Quy trình QA hàng tháng ............................................................................43

2.4.4.

Quy trình QA hàng năm ..............................................................................45

2.5.

Kết luận ..............................................................................................................47

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY XẠ TRỊ CLINAC 600C .......................48
3.1.

Đối tượng và phương pháp .................................................................................48

3.2.

Một số thiết bị sử dụng trong quá trình QA .......................................................49

3.3.

Thực hành ...........................................................................................................51

3.3.1.

Quy trình QA hàng ngày .............................................................................51

3.3.2.

Quy trình QA hàng tuần ..............................................................................52

3.3.3.

Quy trình QA hàng tháng ............................................................................53

3.3.4.

Quy trình QA hàng năm ..............................................................................65

3.4.

Kết luận ..............................................................................................................65

KẾT LUẬN ...................................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................67

3


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tên tiếng anh

Tên tiếng việt

3D-CRT

Three Dimension Conformal Radiation

Xạ trị tương thích ba chiều

Therapy
CT

Computed Tomography

Chụp cắt lớp vi tính

DVH

Dose Volume Histogram

Biểu đồ phân bố liều thể tích

IMRT

Intensity Modulated Radiation Therapy

Xạ trị điều biến liều

IAEA

International Atomic Energy Agency

Cơ quan Năng lượng nguyên tử
quốc tế

LINAC

Linear Accelerator

Máy gia tốc thẳng tuyến tính

MLC

Multi-leaf Collimator

Hệ chuẩn trực đa lá

QA/QC

Quality assaurance- -Quality control

Quy trình kiểm soát và đảm bảo
chất lượng xạ trị

RAD1

Bộ đếm liều lượng sơ cấp

RAD2

Bộ đếm liều lượng thứ cấp

SSD

Source Surface Distance

Khoảng cách từ nguồn đến bề
mặt

TPS

Treatmeant Planning System

4

Hệ thống lập kế hoạch xạ trị


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Một số loại ung thư thường gặp
Bảng 1.2: Năng lượng và chu kỳ bán rã của một số nguồn phóng xạ sử dụng trong xạ
trị áp sát
Bảng 2.1: Danh mục kiểm tra theo tần suất
Bảng 3.1: Bảng liều ra sau 3 lần đo
Bảng 3.2: Kết quả kiểm tra đồng tâm collimator
Bảng 3.3: Kết quả kiểm tra đồng tâm thân máy bằng cơ học
Bảng 3.4: Kết quả kiểm tra đồng tâm thân máy bằng ánh sáng tĩnh
Bảng 3.5: Kết quả kiểm tra đồng tâm thân máy bằng chiếu xạ phim
Bảng 3.6: Kết quả kiểm tra đồng tâm giường điều trị
Bảng 3.7: Kết quả kiểm tra độ bằng phẳng và tính đối xứng chùm photon

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Hiệu ứng quang điện
Hình 1.2: Hiệu ứng tán xạ compton
Hình 1.3: Hiện tượng tạo cặp

Hình 1.4: Tỷ lệ điều trị ung thư bằng các phương pháp khác nhau tại Việt Nam
Hình 1.5: Các bộ phận chính của máy gia tốc xạ trị
Hình 1.6: Sơ đồ thành phần cấu tạo của một máy gia tốc LINAC xạ trị.
Hình 1.7: Súng bắn electron
Hình 1.8: Hình ảnh Magnetron
Hình 1.9: Hình ảnh Klystron
Hình 1.10: Các kiểu uốn chùm electron
Hình 1.11: Collimator đa lá
Hình 1.12: Dụng cụ bù trừ được làm vật liệu chì, mỗi điểm (ô vuông) trong trường
chiếu có độ dày khác nhau do đó chùm bức xạ đi qua sẽ có cường độ không đồng đều.
Hình 1.13: Các lá MLC dịch chuyển tạo ra phân bố liều không đồng nhất trong trường
chiếu xạ.
Hình 1.14: Sơ đồ khối quy trình lập kế hoạch xạ trị điều biến liều IMRT
Hình 1.15: Xác định điểm gốc tọa độ theo các chấm sang trắng của dấu chì trên dữ liệu
hình ảnh CT của bệnh nhân.
Hình 2.1: Đặt phantom để kiểm tra độ đồng tâm của laser
Hình 2.2: Thiết bị kiểm tra và hiển thị liều lượng
Hình 2.3: Bảng thông số hiệu chỉnh liều xạ
Hình 2.4: Cấu tạo của đèn thước quang
Hình 2.5: Kiểm tra độ chính xác của thước quang học
Hình 3.1: Phantom nước PTW REIBURG MP3
Hình 3.2: Thiết bị điều khiển detector, ghi nhận dữ liệu và bộ phận kiểm soát bằng tay
và buồng ion hóa hình trụ PTW Semiflex 0,125cm3 type 31010.

6


Hình 3.3: Kiểm tra đồng tâm Collimator bằng phương pháp cơ học
Hình 3.4: Kiểm tra độ đồng tâm collimator bằng trường sáng tĩnh
Hình 3.5: Tư thế máy và vị trí chiếu xạ phim trong kiểm tra đồng tâm collimator

Hình 3.6: Hình ảnh kết quả kiểm tra vị trí đồng tâm của collimator bằng chiếu xạ phim
Hình 3.7: Kiểm tra đồng tâm thân máy bằng phương pháp cơ học
Hình 3.8: Kiểm tra đồng tâm thân máy bằng trường sáng tĩnh
Hình 3.9: Tư thế máy, vị trí chiếu xạ phim trong kiểm tra đồng tâm thân máy
Hình 3.10: Hình ảnh kết quả kiểm tra đồng tâm của thân máy bằng chiếu xạ phim
Hình 3.11: Hình vẽ xác định sự đối xứng của chùm tia
Hình 3.12: Hình vẽ xác định liều lượng tương đối cực đại và cực tiểu
Hình 3.13 : Profile photon 6MV trường chiếu 10 cm x 10 cm với đường đỏ là 3/2013
và xanh là 5/2017

7


MỞ ĐẦU
Hiện nay, xạ trị cùng với phẫu thuật và hoá trị trở thành 3 phương pháp chính
điều trị bệnh ung thư. Ở Việt Nam, theo ước tính tỷ lệ bênh nhân ung thư được xạ trị
mới chỉ khoảng 40%, tỷ lệ này ở một số nước phát triển như Anh, Mỹ lên đến 60%.
Mặt khác, máy gia tốc là một thiết bị không thể thiếu trong xạ trị. Sau nhiều năm phát
triển, các thế hệ máy gia tốc ra đời với những tính năng ưu việt đã góp phần nâng cao
chất lượng xạ trị. Trong quá trình sử dụng, việc đảm bảo độ ổn định các thông số kỹ
thuật của máy gia tốc là rất quan trọng, để các nhà chuyên môn có thể thực hiện được
những kỹ thuật điều trị một cách an toàn và hiệu quả...
Hiện nay, tại nhiều địa phương trên cả nước đã trang bị hệ thống máy xạ trị gia
tốc (LINAC) trong đó máy gia tốc CLINAC 600C đã được đưa vào khai thác, phục vụ
bệnh nhân. Nhưng sau nhiều năm hoạt động liên tục, chất lượng của thiết bị luôn là
mối quan tâm của các nhà chuyên môn cũng như các nhà quản lý. Chính vì vấn đề đó
nên việc kiểm soát và đảm bảo chất lượng xạ trị là vô cùng quan trọng và đây cũng là
nội dung tìm hiểu và nghiên cứu của đồ án này : “Kế hoạch xạ trị và quy trình kiểm
soát đảm bảo chất lượng xạ trị (QA/QC)”.
Mục tiêu của đồ án nhằm kiểm tra, đánh giá độ ổn định hệ thống cơ khí chuyển

động như: độ đồng tâm thân máy, đồng tâm collimator, đồng tâm giường điều trị, độ
ổn định một số dữ liệu vật lý chùm tia như: tính đối xứng, độ bằng phẳng của chùm
tia. Ngoài phần mở đầu và kết luận, đồ án được chia làm 4 chương:
Chương 1: Cơ sở của việc xạ trị ung thư và kỹ thuật điều biến liều IMRT.
Chương 2: Quy trình kiểm soát và đảm bảo chất lượng xạ trị.
Chương 3: Thực nghiệm trên máy xạ trị CLINAC 600C.
Kết luận: Trình bày các mục tiêu đã làm được trong đồ án.
Các nội dung trên sẽ được trình bày ở các phần sau đây.

8


CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CỦA VIỆC XẠ TRỊ UNG THƯ VÀ KỸ THUẬT ĐIỀU
BIẾN LIỀU IMRT
1.1. Tương tác của bức xạ gamma với vật chất
Khi đi qua vật chất, bức xạ γ tương tác với các electron, hạt nhân của vật chất dẫn
đến chúng mất dần năng lượng và suy giảm cường độ theo hệ số μ.
I = I0 . e−μx
Trong đó :
-

I là cường độ chùm bức xạ gamma sau khi đi qua vật có bề dày x,

-

I0 là cường độ chùm bức xạ gamma ban đầu,

-

x là bề dày vật chất,

-

μ là hệ số suy giảm.
Sự tương tác của bức xạ γ phụ thuộc vào Z là nguyên tử khối của môi trường. Có

ba quá trình chủ yếu xảy ra khi bức xạ γ tương tác với vật chất là : hiệu ứng quang
điện, hiệu ứng tán xạ compton, hiệu ứng tạo cặp.
❖ Hiệu ứng quang điện
Hiệu ứng quang điện là quá trình tương tác giữa bức xạ γ với nguyên tử vật chất.
Bức xạ γ bị hấp thụ trong nguyên tử, e- tự do được sinh ra từ các e- quỹ đạo được gọi là
quang điện tử( hoặc là quang electron). Trong quá trình này một phần năng lượng γ
dùng để bứt các e- ra khỏi nguyên tử và một phần biến thành động năng của nguyên tử
(Hình 1.1).
❖ Hiệu ứng tán xạ comptom
Hiệu ứng tán xạ comptom là hiện tượng tán xạ của bức xạ γ khi va phải các
electron là liên kết yếu trong cấu hình nguyên tử và được coi là e- tự do. Trong quá
trình này bức xạ γ truyền một phần năng lượng cho electron và bị lệch hướng chuyển
động sang hướng khác là bức xạ γ thứ cấp , bản thân electron nhận được một động
năng mới (Hình 1.2).

9


Hình 1.1: Hiệu ứng quang điện

Hình 1.2: Hiệu ứng tán xạ compton
❖ Hiện tượng tạo cặp
Hiện tượng tạo cặp xảy ra khi bức xạ γ ở trong trường hạt nhân và mất toàn bộ
năng lượng tạo thành cặp e+ và e- (Hình 1.3). Eγ biết thành năng lượng nghỉ và động

năng của cặp e+ và e-.

10


Hình 1.3: Hiện tượng tạo cặp
1.2. Xạ trị trong ung thư
1.2.1. Khái niệm về ung thư
Trong cơ thể sống, bình thường quá trình sinh trưởng và phát triển các tế bào được
sinh ra và chết đi theo một cơ chế quản lý chặt chẽ của cơ thể. Quy luật này để kiểm soát
và duy trì số lượng tế bào ở mỗi cơ quan ở mức ổn định. Ngược lại với các tế bào ung
thư là các tế bào bất thường, được sinh ra không dưới sự quản lý của cơ thể và chết theo
một nhịp độ nhanh hơn các tế bào bình thường.
Ung thư được định nghĩa là sự sinh trưởng mất kiểm soát, tạo nên sự tập
trung một khối lượng lớn tế bào do sự sinh sản quá nhanh, vượt quá số tế bào chết
đi, hậu quả là khối tế bào này dần dần xâm lấn và tàn phá các mô và các cơ quan
của cơ thể sống[2],[3]. Sự không cân bằng giữa mức độ sinh sản các tế bào mới và tế
bào chết đi là nguyên nhân dẫn đến khối lượng mô ung thư ngày càng lớn, tạo thành
những khối u.
Các tế bào ung thư là các tế bào bất thường có thời gian chết sớm hơn so với các
tê bào bình thường nhưng mức độ sinh sản các tế bào mới lại có biên độ nhanh, do đó
khối lượng mô ung thư ngày càng lớn. Sự mất quân bình này do 2 yếu tố chính: Các
bất thường di truyền trong tế bào ung thư và sự bất lực của cơ thể chủ trong việc phát
hiện và tiêu diệt tế bào ung thư.

11


Sự không cân bằng giữa mức độ sinh sản ra các tế bào mới và tế bào chết đi là
nguyên nhân dẫn đến khối lượng tế bào ung thư ngày càng lớn, chúng tạo thành

những khối u ung thư. Có thể chia khối u thành hai loại: U lành tính và u ác tính.
Khối u lành là khối u chỉ phát triển tại chỗ, thường rất chậm, có vỏ bọc xung quanh,
không gây nguy hiểm đến tính mạng người bệnh và có thể điều trị bằng phương
pháp phẫu thuật loại bỏ khối u. Những tế bào của ung thư ác tính không có vỏ bọc
xung quanh, có hình dạng giống như "con cua" với các “càng cua” bám vào các tổ
chức lành trong cơ thể hoặc giống như rễ cây lan trong đất, có thể xâm lấm và chèn ép
các cơ quan xung quanh làm cho quá trình trao đổi chất của chúng trở lên rối loạn.
Ngoài ra, một số tế bào ung thư còn có thể theo mạch máu và mạch bạch huyết di cư
đến những cơ quan mới khác trong cơ thể, bám lại và tiếp tục sinh sôi nảy nở ra
những khối u mới. Hiện tượng này được gọi là sự di căn. Việc chèn ép cũng như
xâm lấn vào những cơ quan giữ chức năng quan trọng, điều hòa sự sống như não,
phổi, gan, thận khiến các cơ quan này không còn được thực hiện đúng chức năng
của nó và dẫn đến gây tử vong cho người bệnh. “Căn bệnh có tỉ lệ tử vong hàng đầu
và chiếm gần một phần năm tổng các ca tử vong trên toàn thế giới chính là ung thư”
[1], [2], [3]. Như vậy, ung thư là một căn bệnh rất nguy hiểm và cần phải được điều
trị kịp thời khi mắc phải.
Hiện nay, ung thư đã và đang trở thành một căn bệnh gây ra tử vong lớn trên toàn
thế giới. Theo thống kê trên toàn cầu có khoảng 14,1 triệu ca mới mắc hàng năm và có
khoảng 8,2 triệu người tử vong mỗi năm vì căn bệnh này. Trong số này, có tới 2/3 là ở
các nước có thu nhập thấp và trung bình, bao gồm cả Việt Nam [1], [3].
Ở nước ta, mỗi năm có khoảng 150 ngàn ca mới mắc và trên 75 ngàn trường hợp
tử vong do ung thư. Tức là số liệu tử vong hàng năm do bệnh ung thư lớn gấp 7 lần số
tử vong do tai nạn giao thông. Một số bệnh ung thư chủ yếu đối với nam giới là ung
thư gan, phổi, dạ dày, đại trực tràng, tiền liệt tuyến, hốc miệng, vòm hầu, thực quản,
bệnh bạch cầu, và đối với nữ là ung thư cổ tử cung, vú, đại trực tràng, phổi, dạ dày,
gan, buồng trứng, tuyến giáp, thân tử cung, bệnh bạch cầu [1], [6].

12

Bảng 1.1: Một số loại ung thư thường gặp [1], [2]
Ung thư da

Ung thư vú

Ung thư đầu mặt cổ

Ung thư cổ tử cung

Ung thư vòm họng

Ung thư thân tử cung

Ung thư thanh quản – Hạ họng

Ung thư buồng trứng

Ung thư sàng hàm

Ung thư tiền liệt tuyến

Các khối u não

Ung thư bàng quang

Ung thư thực quản

Ung thư tinh hoàn

Ung thư trực tràng hậu môn

Các khối u ở trẻ em

Ung thư tụy

Ung thư tuyến giáp trạng

Ung thư phế quản

Ung thư phần mềm

U lympho ác tính Hodgkin và không Hodgkin

Di căn xa

1.2.2. Các phương pháp điều trị ung thư
Hiện nay có ba phương pháp chính để điều trị ung thư, đó là: Phẫu thuật, xạ
trị và hóa trị. Ngoài ra có thể điều trị kết hợp các phương pháp để đạt hiệu quả mong
muốn. Việc lựa chọn phương pháp điều trị thích hợp là hoàn toàn phụ thuộc vào loại
bệnh, vị trí và từng giai đoạn ung thư khác nhau. Mục đích các phương pháp này là làm
sao để tiêu diệt được nhiều nhất các tế bào ung thư mà gây tổn thương ít nhất đến các tế
bào bình thường ở xung quanh. Các tiến bộ về kỹ thuật đã giúp tăng tính hiệu quả, mức
độ an toàn của các phương pháp này và giúp làm tăng tuổi thọ trung bình của các bệnh
nhân mắc bệnh ung thư.
Phẫu thuật: Là phương pháp điều trị cổ điển nhất nhưng cũng rất công
hiệu, đặc biệt là với ung thư giai đoạn sớm và cư trú rõ ràng. Khi phẫu thuật, tế bào
ung thư được lấy đi càng nhiều càng tốt. Ðôi khi tế bào lành cũng được cắt bỏ để
chắc chắn là tế bào ung thư lẫn vào đó sẽ được loại hết. Phương pháp này dùng hiệu
quả nhất với các khối u lành tính hoặc ung thư không di căn. Thông thường phẫu thật
được can thiệp, sau đó phải dùng kết hợp với các phương pháp khác.

13


Xạ trị: Là phương pháp sử dụng bức xạ ion hoá để tiêu diệt các khối u. Thông
thường xạ trị được dùng cho ung thư không áp dụng được bằng phẫu thuật hoặc
khi đã phẫu thuật mà vẫn chưa triệt để, nghĩa là xạ trị sẽ giúp phẫu thuật tiêu diệt
tận gốc các tế bào ung thư. Về cơ bản xạ trị được chia ra làm hai kỹ thuật chủ yếu:
Xạ trị chiếu ngoài (External Beam Radiotherapy) và xạ trị áp sát (Brachytherapy)
[1,13].
Hóa trị: Là phương pháp sử dụng hoá chất (các loại thuốc đặc hiệu chống ung
thư) để điều trị ung thư. Nó được dùng khi ung thư đã lan ra ngoài vị trí ban đầu hoặc
khi có di căn ở nhiều địa điểm. Có nhiều loại hóa chất khác nhau. Mỗi hóa chất có
tác dụng riêng biệt với từng ung thư bằng cách làm ngưng sự phân chia của các tế
bào dị thường. Khi không có sự phân bào thì tế bào ung thư sẽ bị tiêu diệt, khối u
teo lại.
Các phương pháp kết hợp: Ngoài các phương pháp độc lập, để điều trị ung thư
hiệu quả hơn, còn có thể kết hợp các phương pháp với nhau. Ví dụ, phẫu thuật kết hợp
với xạ trị; phẫu thuật kết hợp với hoá trị; xạ trị kết hợp với hoá trị.
1.2.3. Khái niệm của xạ trị trong điều trị ung thư
Xạ trị là phương pháp sử dụng các loại bức xạ ion hóa để điều trị ung thư [1], [8].
Mục đích của xạ trị là:
- Điều trị bệnh ung thư bằng cách tiêu diệt các tế bào ung thư.
- Kiểm soát bệnh ung thư bằng cách không cho tế bào ung thư phát triển và lan rộng.
- Giảm các triệu chứng của bệnh ung thư như đau nhức.
Xạ trị là một trong những phương pháp điều trị bệnh ung thư hay được sử dụng
(Hình 1.4). Xạ trị đơn thuần có thể chữa khỏi một số bệnh ung thư ở giai đoạn sớm.
Đồng thời, xạ trị còn có thể giúp phòng ngừa hoặc ngăn chặn ung thư tái phát tại chỗ
và di căn xa bằng cách tiêu diệt các ổ vi di căn. Xạ trị còn giúp làm giảm số lượng tế
bào ung thư, giảm thể tích của những khối u không thể phẫu thuật, và chuyển nó về

điều kiện có thể phẫu thuật được. Ngoài ra, xạ trị còn thường được phối hợp với phẫu
thuật.

14


Hình 1.4: Tỷ lệ điều trị ung thư bằng các phương pháp khác nhau tại Việt Nam [1],
[10].
1.2.4. Các phương pháp xạ trị
Xạ trị có thể được tiến hành theo 3 phương pháp chính là xạ trị ngoài, xạ trị áp
sát, và xạ trị đồng vị phóng xạ. Trong số 3 phương pháp xạ trị này thì phương pháp xạ
trị ngoài (hay xạ trị nguồn ngoài) là phổ biến nhất.
❖ Xạ trị ngoài (External Beam Radiotherapy)
Xạ trị ngoài (hay xạ trị từ xa) là phương pháp sử dụng máy hoặc thiết bị phát bức
xạ (máy phát tia X, máy xạ trị Cobalt-60, máy gia tốc tuyến tính,…) để hướng chùm
bức xạ năng lượng cao vào khối u đã được xác định theo các trường điều trị nhất định.
Các thiết bị xạ trị ngoài được sử dụng có nhiều loại:
- Các máy phát tia-X năng lượng 150 kV và 300 kV chủ yếu điều trị ung thư da và
khối u nông.
- Máy xạ trị Cobalt-60 phát tia gamma với 2 mức năng lượng 1,17 MeV và 1,33 MeV
(trung bình là 1,25 MeV) điều trị hiệu quả các khối u nông.
- Máy gia tốc phát chùm electron, photon, proton, notron... với nhiều mức năng
lượng.
Hiện nay, tại các cơ sở y tế lâm sàng thường sử dụng các máy gia tốc tuyến tính
xạ trị LINAC phát chùm tia photon và electron, có thể điều trị hiệu quả hầu hết các
loại khối u.

15

❖ Xạ trị áp sát (Brachytherapy)
Xạ trị áp sát là kỹ thuật xạ trị mà khoảng cách giữa nguồn phóng xạ và các tế bào
ung thư là rất nhỏ. Nguồn bức xạ được đưa vào cơ thể gần chỗ bị ung thư. Trước đây,
xạ trị áp sát thường sử dụng nguồn Radium hoặc Radon, hiện nay các nguồn đồng vị
phóng xạ nhân tạo như 137Cs, 192Ir, 198 Au, 125I, 103Pd đang được sử dụng nhiều.
Xạ trị áp sát ngày càng phát triển với các kỹ thuật mới nhờ sự ra đời của các
đồng vị phóng xạ nhân tạo, các thiết bị nạp nguồn sau (afterloading) và các thiết bị
điều khiển tự động từ xa để hạn chế và kiểm soát sự tiếp xúc của nhân viên với các
nguồn phóng xạ hoạt độ cao. Mặc dù chùm electron thường được sử dụng để thay thế
cho việc cấy ghép, nhưng xạ trị áp sát vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc điều trị
cả khi áp dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với xạ trị chùm tia ngoài.
Bảng 1.2: Năng lượng và chu kỳ bán rã của một số nguồn phóng xạ sử dụng trong xạ
trị áp sát [7]
Nguồn

Năng lượng (MeV)

Chu kỳ bán rã

Radium-226

0,830

1600 năm

Cesium-137

0,662

30 năm

Cobalt-60

1,25

5,26 năm

Iridium-192

0,380

74,2 ngày

Iodine-125

0,028

60,2 ngày

Gold-198

0,412

2,7 ngày

❖ Xạ trị đồng vị phóng xạ (Radioisotope therapy) [3]
Xạ trị đồng vị phóng xạ là phương pháp đưa dược chất phóng xạ vào cơ thể
nhằm phá hủy có chọn lọc các mô bệnh.
Các phương pháp truyền dược chất phóng xạ vào cơ thể bao gồm uống, truyền
ven, tiêm vào các xoang hoặc tiêm trực tiếp vào khối u. Các dược chất phóng xạ được

điều chế đặc biệt để khi vào cơ thể sẽ bị chuyển hóa tập trung về một mô hoặc cơ quan
đích xác định. Tác dụng điều trị đạt được nhờ sự hấp thụ có chọn lọc và lưu giữ đủ dài

16


chất phóng xạ trong khối u hoặc mô đích bị bệnh, làm cho tỷ lệ liều trên khối u cao
hơn so với trên mô lành.
Phương pháp xạ trị đồng vị phóng xạ đã được sử dụng cách đây hơn 50 năm,
hiện các ứng dụng mới vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Trong một số trường hợp,
phương pháp này phát được một liều chiếu xạ trong đến mô đích có chọn lọc cao hơn
so với phương pháp xạ trị chùm tia ngoài, dễ sử dụng và có tương đối ít hiệu ứng phụ.
1.3. Máy gia tốc trong xạ trị ung thư
Hiện nay, việc điều trị các khối u sâu bên trong đòi hỏi chùm photon phải có
năng lượng cao với khả năng đâm xuyên lớn. Vì vậy, máy gia tốc tuyến tính dùng
trong y học hiện nay với mức năng lượng photon có thể lên tới 18 MV hầu như là thiết
bị phổ biến cho ứng dụng này.
Máy gia tốc tuyến tính LINAC (Linear Accelerator) xạ trị ung thư ra đời là kết
quả trực tiếp của việc phát triển Radar với các máy vi sóng dưới dạng Magnetrons và
Klystrons. Các thiết bị này có khả năng thiết lập trường điện từ rất mạnh trong các
khoang vi sóng. Điều này làm cho chúng có khả năng gia tốc electron đến các vận tốc
tương đối lớn nhờ sự kết hợp với các cấu trúc dẫn sóng thích hợp. Hiện nay LINAC là
sự lựa chọn tối ưu cho việc tạo ra các chùm photon năng lượng cao cho các ứng dụng
xạ trị bởi chúng có các đặc điểm sau:
- Có nhiều mức năng lượng electron và photon, cho phép bác sỹ có thể lựa chọn mức
năng lượng thích hợp cho việc điều trị. Một LINAC hiện đại thường có khả năng tạo ra
2 mức năng lượng photon và 5 mức năng lượng electron khác nhau.
- Có suất liều (từ 1 đến 10 Gy/phút) cao hơn suất liều của các máy xạ trị đồng vị
phóng xạ (Cobalt-60). Điều này cho phép rút ngắn thời gian điều trị.
- Hầu hết các chùm photon từ LINAC đều bao gồm mức năng lượng 4 MV và 6 MV,

chúng có một sự giảm sút liều sắc nét hơn tại cạnh của chùm bức xạ so với chùm
photon Cobalt-60.
Ngoài ra ở một số ít trung tâm xạ trị còn sử dụng các máy gia tốc phát chùm
proton, notron và các ion nặng để xạ trị. Tuy nhiên xạ trị bằng photon từ máy gia tốc

17


xạ trị LINAC hiện vẫn là lựa chọn số một bởi vì tính đơn giản, gọn nhẹ và hiệu quả
trong quá trình điều trị [1], [9].
1.3.1. Cấu tạo của máy gia tốc dùng trong xạ trị
Máy gia tốc gia tốc tuyến tính dùng trong xạ trị thường được chia thành năm hệ
thống là:
(1). Hệ thống bơm, là một nguồn electron hay còn gọi là súng điện tử
(2). 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,…
(3). 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.
(4). 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.
(5). 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 1.5.
Bên cạnh đó còn rất nhiều phần khác đi kèm với máy gia tốc là :
- 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 thầy 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 an toàn tự ngắt máy gia tốc khi có sự cố.

18


.
Hình 1.5: Các bộ phận chính của máy gia tốc xạ trị
Các hệ thống khác 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 liều phóng xạ, máy đo phòng hộ tia xạ,…
- Hệ thống làm khuôn chì,…
Máy gia tốc là thiết bị làm tăng tốc các hạt tích điện như hạt alpha, proton,
electron bằng điện trường . Những máy gia tốc đầu tiên ra đời là các máy gia tốc thẳng
kiểu tĩnh điện. Đó là máy gia tốc WaltonCockroft và VandeGraff. Lawritson và Sloan
đã cải tiến đưa ra loại máy gia tốc thẳng không sử dụng điện trường một chiều để gia
tốc mà dùng điện trường xoay chiều. Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật,
đặc biệt là công nghệ vi sóng, các loại máy gia tốc mới ra đời và những nguồn phát
sóng siêu cao tần cho phép gia tốc các loại hạt tới những mức năng lượng khác nhau từ
thấp tới cao và siêu cao.
Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của một máy LINAC xạ trị:

19


Hình 1.6: Sơ đồ thành phần cấu tạo của một máy gia tốc LINAC xạ trị.

1.3.2. Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc trong xạ trị
Các electron được sinh ra do bức xạ nhiệt từ súng điện tử, được điều chế thành
các xung và phun vào buồng gia tốc. Buồng gia tốc có cấu trúc dẫn sóng mà trong đó
năng lượng các electron được lấy từ bộ phát sóng siêu cao tần với tần số khoảng
3000MHz. Bức xạ vi sóng được cung cấp dưới dạng các xung ngắn, khoảng vài μsec,
và được phát dưới dạng các xung điện áp cao, khoảng 50kV từ bộ điều chế xung đến
máy phát vi sóng. Cấu trúc này gọi là Magnetron hoặc Klystron.
Súng electron và nguồn vi sóng được tạo thành xung để sao cho các electron có
vận tốc cao được phun vào ống dẫn sóng và tăng tốc cùng một thời điểm. Hệ thống
ống dẫn sóng và súng electron được hút chân không dưới áp suất thấp để tạo ra sự
chuyển động tự do, tránh va chạm giữa các nguyên tử khí suốt dọc chiều dài chuyển
động của chúng. Chính tại thời điểm này các electron được tạo thành các xung. Năng
lượng mà electron có được từ nguồn cung cấp sóng cao tần trong ống dẫn sóng tùy
thuộc vào công suất không đổi của nguồn sóng cao tần.

20


Chùm electron được gia tốc có xu hướng bị phân kỳ (một phần do lực đẩy
Coulomb và chủ yếu là do lực điện trường trong cấu trúc của ống dẫn sóng có thành
phần xuyên tâm), sự phân kỳ này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng một điện
trường đồng trục do các cuộn nam châm cung cấp và phải đồng trục với ống dẫn sóng.
Ngoài ra, còn có các cuộn lái tia phụ được sử dụng để dẫn chùm electron sao cho khi
xuất hiện từ ống tăng tốc chúng sẽ chuyển động theo đúng hướng và vị trí yêu cầu.
Chùm electron này có thể được lái hướng vào một bia hoặc được sử dụng trực tiếp.
Máy gia tốc có thể đượng sử dụng để điều trị theo 2 dạng như sau:
• Khi chùm tia electron được sử dụng trực tiếp cho điều trị, nó được phát từ một
hệ chân không , qua một của sổ nhỏ vào đầu máy điều trị, và tại đó được tán xạ hay
quét theo từ trường để tạo ra các diện rộng theo yêu cầu các trường chiếu trong điều
trị. Đối với cách sử dụng này máy cần lắp thêm các applicator phụ thuộc vào

collimator.
• Khi máy được sử dụng theo chế độ phát tia X, thì chùm electron được hướng
vào một bia, ở đó các electron bị hãm lại và phát ra tia- X bằng hiệu ứng
Bremstralung. Trong quá trình hoạt động thì bia tia X cần được làm nguội bằng
nước tuần hoàn xung quanh các chi tiết liên quan, còn nước được làm nguội ra
ngoài không khí.
Đầu máy còn được lắp đặt một số thiết bị như : hệ thống kiểm soát liều lượng,
đèn bào kích thước và hướng chùm tia, thước khoảng cách, gương phản xạ, lọc nêm …
Để thực hiện việc điều trị bệnh nhân một cách thuận tiện, thiết bị còn có các hệ
thống cơ khí chuyển động như cần máy và hệ thống gường điều trị.
1.3.3. Cấu tạo của một số bộ phận chính.
1.3.3.1. Súng điện tử.
Súng bắn electron (Hình 1.7) được đặt ngay phía trước ống dẫn sóng gia tốc. Bộ
phận này có hai nhiệm vụ chính: Tạo ra các electron để gia tốc trong ống sóng và kiểm
soát độ ổn định của dòng electron đưa vào (số lượng electron, tốc độ dòng).

21


Súng bắn electron có cấu tạo gồm một hiệu điện thế cao được đặt giữa 2 bản cực.
Cathode được nung nóng bởi 1 sợi đốt nhằm tạo ra các electron tự do. Phía trước
Cathode bố trí 1 lưới kim loại có tác dụng đóng ngắt như 1 van. Nó cho phép kiểm
soát được sự ổn định của dòng electron tưới Anode (phần đầu ống gia tốc)
Phần van lưới này luôn được cấp 1 hiệu điện thế âm tương đối so với Cathode để
ngăn chăn electron tự do di chuyển tới Anode. Khi súng hoạt động thì 1 xung dương sẽ
được đưa tới van lưới này cho phép các electron thoát ra ở bề mặt Cathode bay sang
Anode.

Súng

Hình 1.7: Súng bắn electron
1.3.3.2. Nguồn cung cấp sóng cao tần. [4]
Các máy gia tốc điện tử thường hoạt động ở giải tần số 3000MHz . Người ta
cũng có thể chế tạo được các máy gia tốc hoạt động ở giải tần số gấp 3 lần tần số nói
trên. Về mặt lý thuyết, nên sử dụng tần số cao hơn sẽ có lợi làm giảm kích thước
buồng tăng tốc và do đó có thể chế tạo các máy gia tốc gọn gàng hơn. Nhưng điều khó
khăn là làm thế nào để chế tạo được hệ thống phát sóng cao tần luôn hoạt động ổn định
theo công suất đặt ra.
Các máy gia tốc dùng trong điều trị ung thư thường sử dụng nguồn phát sóng cao
tần là Magnetron, hoặc Klystron. Với năng lượng các chùm electron khoảng 10MeV,
thì Magnetron hoạt động ở công suất từ 2,5- 3 MW. Công suất yêu cầu cao hơn nữa
khi năng lượng chùm electron cao hơn. Khi đó Magnetron phải hoạt động với công

22


suất 5MW và Klytron hoạt động ở mức 7MW. Cả Magnetron và Klystron đều được
lắp thêm bộ điều chỉnh để có thể duy trì sự hoạt động RF (Radio Frequency) với tần số
tối ưu.
Về nguyên tắc không có sự khác nhau trong việc lựa chọn Magnetron hay
Klystron làm nguồn phát. Việc lựa chọn phụ thuộc vào một số đặc điểm dưới đây:
• Magnetron: có kích thước gọn nhẹ hơn và hoạt động ở điện áp thấp nên có thể
lắp trên thân máy quay dẫn đến bị thay đổi điện áp khi thân máy quay. Magnetron
tự tạo dao động, không cần giai đoạn lái chùm tia. Nó được sử dụng trong các máy
gia tốc yêu cầu năng lượng dưới 20MeV, giá thành thấp, tuổi thọ thấp (Hình 1.8).

Hình 1.8: Hình ảnh Magnetron
• Klystron: cấu tạo to và nặng hơn nên phải đặt trong thùng dầu cách điện,
không lắp trực tiếp trên thân máy nên đòi hỏi phải có phần khớp nối, tuy nhiên
không bị thay đổi điện áp khi thân máy quay. Klystron cần bộ dao động và hệ thống

lái tia. Nó được sử dụng trong các máy gia tốc có năng lượng lớn hơn 20 MeV, giá
thành cao, tuổi thọ dài.(Hình 1.9)

23


Hình 1.9: Hình ảnh Klystron
1.3.3.3. Hệ thống hội tụ và lái chùm tia
Hệ thống này có tác dụng uốn lái chùm tia theo đúng hướng và vị trí yêu cầu,
đồng thời có tác dụng hội tụ, ngăn ngừa sự phân kỳ và duy trì ở tiết diện hẹp như
mong muốn.
- Các cuộn lái tia.
Các electron khi đi qua buồng tăng tốc, dưới ảnh hưởng của các điện trường sóng
cao tần, sẽ không chuyển động một cách chính xác dọc theo trụcđược, bởi vì có sự
không hoàn hảo về cấu trúc giữa buồng tăng tốc và súng electron, và vì tác động của
các điện từ trường ngoài. Do vậy chùm electron cần được lái chủ động qua hệ thống
lái tia, bằng cách sử dụng 2 cặp cuộn dây lưỡng cực đặt vuông góc tạo thành các cặp
cuộn lái tia.
Cặp cuộn thứ nhất được sử dụng để dẫn chùm electron sao cho khi xuất hiện từ
ống tăng tốc sẽ chuyển động theo đúng hướng và vị trí yêu cầu. Sau khi các electron
đã đạt gần đến năng lượng cực đại thì một cặp cuộn thứ 2 được sử dụng để hướng
chùm tia một cách chính xác vào bia tia X (hoặc cửa sổ electron) . Để đạt được sự ổn

24