Nghiên cứu thiết bị và tính toán liều kỹ thuật xạ trị áp sát liều cao trị bệnh ung thư

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HUỲNH NGỌC LIÊM

NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ
VÀ TÍNH TỐN LIỀU KỸ THUẬT XẠ TRỊ
ÁP SÁT LIỀU CAO TRỊ BỆNH UNG THƯ

Chuyên ngành: Vật Lý Kỹ Thuật
Mã số: 60520401

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2018


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Lý Anh Tú
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS.Nguyễn Thế Thường
Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS.Huỳnh Quang Linh
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày 28 tháng 07 năm 2018
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Trần Thị Ngọc Dung

- Chủ tịch hội đồng

2. TS. Ngô Thị Minh Hiền

- Thư ký hội đồng

3. TS.Nguyễn Thế Thường

- Phản biện 1

4. PGS.TS. Huỳnh Quang Linh - Phản biện 2
5. TS. Đậu Sỹ Hiếu

- Uỷ viên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG


1
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Huỳnh Ngọc Liêm

MSHV: 7140321

Ngày, tháng, năm sinh: 08-03-1972

Nơi sinh: Tiền Giang

Chuyên ngành: Vật lý Kỹ thuật

Mã số: 60520401

I. TÊN ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ VÀ TÍNH TỐN LIỀU KỸ THUẬT XẠ TRỊ
ÁP SÁT LIỀU CAO TRỊ BỆNH UNG THƢ”
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống thiết bị xạ trị áp sát liều cao nạp nguồn
sau điếu khiển từ xa (HDR RAL Brachytherapy) trị bệnh ung thƣ
- Đề ra một quy trình điều trị áp dụng trong lâm sàng
- Nghiên cứu phƣơng pháp tính liều xạ trị áp sát
- Phân tích hình thức tính liều TG-43 do AAPM công bố
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Tháng 01 năm 2018
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Tháng 07 năm 2018
IV. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. Lý Anh Tú
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 07 năm 2018
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN DÀO TẠO

TRƢỞNG KHOA


2

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Thầy Lý Anh Tú, đã định hƣớng, góp ý và cung cấp cho tơi nguồn tài liệu bổ ích,
quan tâm, giúp đỡ tơi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Thầy Huỳnh Quang Linh cùng quý thầy cô trƣờng Đại học Bách Khoa Tp. Hồ
Chí Minh đã quan tâm, chỉ dạy, hƣớng dẫn cung cấp cho tôi kiến thức và sự hiểu biết
sâu rộng về khoa học kỹ thuật nói chung và lĩnh vực vật lý kỹ thuật nói riêng, tạo điều
kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn này.
Kỹ sƣ Đỗ Thanh Hƣng, kỹ sƣ Tăng Lê Thái Quang và anh em khoa Kỹ Thuật
Phóng Xạ bệnh viện Ung Bƣớu đã tạo điều kiện cho tôi tiếp cận với thực tế lâm sàng của
kỹ thuật xạ trị áp sát suất liều cao.
TS.BS. Phạm Xuân Dũng - Giám đốc Bệnh viện Ung Bƣớu, Ths.BS. Trẩn Tấn Phú
- trƣởng phòng Vật tƣ – Trang thiết bị cùng tập thể anh em đồng nghiệp đã tạo điều
kiện, chia sẻ, động viên giúp tơi hồn thành Luận văn này.
Một lần nữa xin nhận nơi tơi lịng biết ơn sâu sắc và lời hứa sẽ sử dụng những
kiến thức mà mình đạt đƣợc vào những cơng việc thật có ích cho xã hội
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2018
Huỳnh Ngọc Liêm


4

TÓM TẮT
Kỹ thuật xạ trị áp suất liều cao nạp nguồn sau điều khiển từ xa điều trị ung thƣ
chính xác và an toàn, thiết bị dùng trong kỹ thuật này rất tân tiến và phức tạp đòi hỏi
ngƣời sử dụng phải có những hiểu biết thơng suốt về chúng thì mới có thể sử dụng
an tồn và hiệu quả. Đề tài “Nghiên cứu thiết bị và tính tốn liều kỹ thuật xạ trị áp
sát liều cao trị bệnh ung thƣ” là nhằm đi sâu nghiên cứu về cấu tạo, đặc tính kỹ
thuật, nguyên lý hoạt động của thiết bị, phƣơng pháp tính tốn liều lƣợng phóng xạ
áp dụng trên nó nhằm để giúp bản thân tác giả hiểu biết thấu đáo về kỹ thuật nầy,

từ đó xây dựng nên quy trình điều trị ung thƣ áp dụng trên hệ thống xạ trị áp sát hiện
đại MicroSelectronV3 hiện có tại đơn vị mình, cũng mong muốn luận văn này sẽ là
một tài liệu tham khảo cho những ngƣời có quan tâm.


5

ABSTRACT
High dose rate Remote Afterloading Brachytherapy is precise and safe for
cancer treatment, the equipment used in this technique is advanced and complex
requiring users have to thorough understanding of them to be can be used safely and
effectively. The topic of "Studying equipment treatment" is to study the structure,
technical characteristics, operating principle of the equipment, the method of
calculating the dose of radioactivity applied on it is intended to help the author
understand this technique in detail, thereby establishing a cancer treatment
procedure that applies to the modern MicroSelectronV3 also like this dissertation to
be a reference for interested people.


3
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn
của TS. Lý Anh Tú. Các kết quả nêu trong luận văn là trung thực, chính xác và chƣa
từng đƣợc cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác. Những dữ liệu trong
các bảng biểu và hình ảnh sử dụng phục vụ cho việc giải thích, nhận xét, đánh giá đƣợc
chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về
nội dung luận văn của mình. Trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học quốc gia Thành
phố Hồ Chí Minh khơng liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây
ra trong quá trình thực hiện.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

HUỲNH NGỌC LIÊM


6

MUC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ............................................................... 1
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. 2
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 3
TÓM TẮT ........................................................................................................ 4
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................ 12
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI............................................................................. 13
CHƢƠNG 1 ................................................................................................... 15
TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ ÁP SÁT ............................................................ 15
1.1 Khái niệm: ............................................................................................... 15
1.2 Lịch sử phát triển ..................................................................................... 15
1.3 Phân loại kỹ thuật điều trị ........................................................................ 17
1.4 Xạ trị áp sát so với xạ trị ngoài ................................................................ 20
CHƢƠNG 2: .................................................................................................. 21
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP XẠ TRỊ ÁP SÁT ................. 21
2.1 Đặc tính nguồn phóng xạ ......................................................................... 21
2.1.1 Đặc tính chung ...................................................................................... 21
2.1.2 Đặc tính nguồn Iradium 192 (192Ir) ....................................................... 24
2.2 Tác dụng sinh học của bức xạ đối với cơ thể sống .................................. 25
2.2.1 Cấu tạo tế bào sinh vật .......................................................................... 25
2.2.2 Các quá trình xảy ra sau khi bức xạ đi vào cơ thể sống ....................... 26
2.2.2.1 Giai đoạn vật lý .................................................................................. 26

2.2.2.2 Giai đoạn hóa lý ................................................................................. 28
2.2.2.3 Giai đoạn hóa sinh ............................................................................. 29


7

2.2.2.4 Quá trình sinh học .............................................................................. 29
CHƢƠNG 3. .................................................................................................. 30
THIẾT BỊ XẠ TRỊ ÁP SÁT LIỀU CAO NẠP NGUỒN SAU ..................... 30
3.1 Lịch sử phát triển ..................................................................................... 30
3.2 Thành phần cơ bản của một Hệ thống ..................................................... 31
3.2.1 Đơn vị nạp nguồn điều trị (Treatment unit – TU) ................................ 32
3.2.1.1 Mô tả Đơn vị nạp nguồn điều trị ........................................................ 32
3.2.1.2 Cơ cấu và Nguyên lý hoạt động ......................................................... 34
3.2.2 Trạm điều khiển điều trị (TCS)............................................................. 36
3.2.3 Bảng điều khiển điều trị (TCP) ............................................................. 37
3.2.4 Nguồn phóng xạ dùng trong xạ trị áp sát suất liều cao ......................... 38
3.2.5 Dụng cụ áp sát để đặt trƣớc vào bệnh nhân (Applicators).................... 39
3.2.6 Ống dẫn nguồn ...................................................................................... 40
3.2.7 Hệ thống lập kế hoạch điều trị (TPS) ................................................... 41
3.3 Đặc điểm một số bộ phận của hệ thống ................................................... 41
3.3.1 Số lƣợng kênh ....................................................................................... 41
3.3.2 Khả năng chứa nguồn đơn hoặc nguồn đôi .......................................... 41
3.3.3 Kích thƣớc của nguồn và đƣờng kính của dụng cụ .............................. 42
3.3.4 Độ cong tối thiểu trong dụng cụ ống mềm ........................................... 43
3.3.5 Tốc độ di chuyển nguồn........................................................................ 43
3.3.6 Cách thức nguồn di chuyển .................................................................. 43
3.3.7 Rị rỉ phóng xạ....................................................................................... 43
3.3.8 Khả năng kết nối mạng ......................................................................... 44
3.4 Các bộ phận đảm bảo an toàn. ................................................................. 44

8

3.4.1 Chức năng các cảm biến ....................................................................... 44
3.4.2 Các công tắc cho tình huống khẩn cấp ................................................. 45
3.4.3 Tay quay khẩn cấp Crank ..................................................................... 45
3.4.4 Công tắc liên động cửa ......................................................................... 45
3.4.5 Hệ thống âm thanh / hình ảnh ............................................................... 46
3.4.6 Bộ giám sát bức xạ................................................................................ 46
3.5 Vấn đề đảm bảo an toàn ........................................................................... 46
3.5.1 Kiểm tra thiết bị giám sát ...................................................................... 46
3.5.2 Kiểm tra kết nối dụng cụ đúng.............................................................. 46
3.5.3 Kiểm tra vịng khóa trên bộ chỉ mục (Indexer)..................................... 47
3.5.4 Kiểm tra khóa liên động cửa. ................................................................ 47
2.5.5 Kiểm tra thiết bị giám sát bức xạ .......................................................... 47
3.5.6 Sử dụng máy đo bức xạ cầm tay ........................................................... 47
3.5.7 Kiểm tra chức năng gián đoạn điều trị .................................................. 48
3.5.8 Kiểm tra chức năng ngừng điều trị khẩn cấp ........................................ 48
3.5.9 Kiểm tra đồng hồ định thời gian điều trị .............................................. 48
3.5.10 Kiểm tra ống dẫn nguồn...................................................................... 48
3.5.11 Kiểm tra tình huống mất nguồn điện chính ........................................ 48
3.5.12 Kiểm tra sự nguyên vẹn của phụ kiện................................................. 49
3.5.13 Kiểm tra rò rỉ bức xạ ........................................................................... 49
3.5.14 Kiểm tra ơ nhiễm phóng xạ................................................................. 49
3.5.15 Kiểm chức năng rút nguồn về bằng tay .............................................. 49
3.6. Hệ thống xạ trị áp sát hiện đại microSelectron V3 - Nucletron ............. 49
3.6.1 Phòng vận hành (WorkStation)............................................................. 50

9

3.6.1.1. Thiết bị chỉ báo và hiển thị thông số phong bức xạ .......................... 51
3.6.1.2. Hệ thống lập kế hoạch điều trị .......................................................... 51
3.6.1.3 Trạm điều khiển điều trị..................................................................... 56
3.6.1.4 Bảng điều khiển điều trị ..................................................................... 57
3.6.2 Phòng điều trị ........................................................................................ 57
3.6.2.1 Đơn vị nạp nguồn MicroSelectronV3 ................................................ 58
3.6.2.2 Thùng chứa nguồn ............................................................................. 59
3.6.3 Các dụng cụ chuyên môn khác ............................................................. 60
3.6.4 Quy trình thực hiện điều trị................................................................... 62
Bƣớc 1. Các bác sĩ chuyên khoa Hội chẩn và chỉ định điều trị ..................... 62
Bƣớc 2. Chuẩn bị bệnh nhân và dụng (hình 3.21) ......................................... 63
Bƣớc 3. Gây mê và đặt dụng cụ (hình 3.22) .................................................. 63
Bƣớc 4. Chụp x-quang (3.23 và 3.24) ........................................................... 64
Bƣớc 5. Lập kế hoạch điều trị ........................................................................ 65
Bƣớc 6. Đƣa bệnh nhân vào phòng điều trị chuẩn bị điều trị ........................ 67
Bƣơc 7. Thực hiện điều trị ............................................................................. 68
Bƣớc 8: Kết thúc điều trị................................................................................ 69
CHƢƠNG 4. .................................................................................................. 71
PHƢƠNG PHÁP TÍNH LIỀU TRONG XẠ TRỊ ÁP SÁT ........................... 71
4.1 Cơ sở lý thuyết tính liều xạ trị áp sát ....................................................... 71
4.2 Mơ hình tính tốn liều và suất liều .......................................................... 75
4.2.1 Nguồn điểm lý tƣởng ............................................................................ 75
4.2.2 Tính tốn trên nguồn thực tế ................................................................. 79
4.2.2.1 Kích thƣớc lõi nguồn hữu hạn ........................................................... 80


10

4.2.2.2 Tự hấp thụ và suy giảm...................................................................... 83
4.3 Hình thức tính liều TG-43 ....................................................................... 84
4.3.1 Khái niệm cơ bản .................................................................................. 85
4.3.2 Môi trƣờng tham tham chiếu ................................................................ 85
4.3.3 Dữ liệu tham chiếu ................................................................................ 85
4.3.4 Hình học của nguồn .............................................................................. 86
4.3.5 Điểm tham chiếu cho việc tính liều (r0, θ0)........................................... 86
4.3.6 Dạng thức .............................................................................................. 86
4.3.7 Hằng số suất liều 𝛬 ............................................................................... 89
4.3.8 Hàm liều xuyên tâm g(r) ....................................................................... 93
4.3.9 Hàm dị hƣớng F(r, θ) ............................................................................ 94
4.4. Công thức TG-43 hai chiều (2D) ............................................................ 96
4.4.1 Trƣờng hợp nguồn dòng (xấp xỉ đoạn thẳng) ....................................... 97
4.4.2 Nguồn xấp xỉ nguồn điểm ................................................................... 101
4.4.3. Ví dụ về tính tốn liều bằng cơng thức TG 43................................... 103
4.4.4 Tính liều đối với nguồn bƣớc ............................................................. 104
4.4.4.1 Công thức TG-43 bản cập nhật năm 2014 ....................................... 105
4.4.4.2. Khái niệm về suất liều ảo ................................................................ 107
4.4.4.3. Một kế hoạch điều trị điển hình ...................................................... 109
KẾT LUẬN ................................................................................................. 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 113
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ......................................................................... 115
PHỤ LỤC .................................................................................................... 116
Phụ lục A ..................................................................................................... 116


11

Phụ lục B...................................................................................................... 117
Phụ lục C1.................................................................................................... 118

Phụ lục C2.................................................................................................... 119
Phụ lục C3.................................................................................................... 120
Phụ lục C4.................................................................................................... 121


12

LỜI MỞ ĐẦU
Ung thƣ là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn cầu. Theo Tổ chức Y
tế Thế giới năm 2012 có 7,6 triệu ngƣời chết do ung thƣ và ƣớc tính số ngƣời tử
vong do bệnh ung thƣ tiếp tục tăng và sẽ đạt con số 11,4 triệu ngƣời chết hàng năm
vào năm 2025[1]. Theo số liệu mới nhất của bản đồ ung thƣ toàn cầu trên trang web
, tỷ lệ mắc ung thƣ hàng năm ở Việt Nam là
138.7/100.000 ngƣời và số ngƣời chết do bệnh ung thƣ là 101,9/100.000 ngƣời.
Theo đó, Việt Nam đang đứng ở 105 trên tổng số 179 nƣớc trong bản đồ ung thƣ
quốc tế về tỷ lệ mắc bệnh ung thƣ.
Ở Việt Nam Ung thƣ dƣờng nhƣ đang trở thành nỗi ám ảnh, lo lắng của ngƣời
dân và xã hội. Tuy nhiên nhờ khoa học kỹ thuật phát triển nên việc điều trị bệnh ung
thƣ ngày càng hiệu quả, mở ra đƣợc nhiều hy vọng hơn cho ngƣời bệnh.
Có nhiều phƣơng pháp điều trị Ung thƣ nhƣ: phẫu thuật, hóa trị, xạ trị, liệu
pháp hormon, trị liệu nhắm trúng đích (bao gồm liệu pháp miễn dịch nhƣ liệu pháp
kháng thể đơn dịng) và khử độc tính tổng hợp. Mỗi phƣơng pháp điều trị có những
ƣu và nhƣợc điểm khác nhau nhƣng nhờ vào kỹ thuật tân tiến và có thể sử dụng độc
lập hoặc kết hợp với các phƣơng pháp điều trị khác mà phƣơng pháp Xạ trị áp sát
suất liều cao nạp nguồn sau điều khiển từ xa (High dose rate Remote Afterloading
Brachytherapy) đóng một vai trị quan trọng trong việc điều trị bệnh ung thƣ trong
suốt nhiều thập niên qua.[1], nó đƣợc coi là phƣơng pháp Xạ trị áp sát hiện đại. Xạ
trị áp hiện đại, Kỹ thuật xạ trị áp sát hiện đại đƣợc xây dƣng trên cơ sở rất nhiều
ngành kỹ thuật tân tiến, ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhất nên nó
rất hiệu quả và an toàn trong điều trị ung thƣ, nhƣng nó cũng là một kỹ thuật rất

phức tạp. Để sử dụng kỹ thuật này chính xác, hiệu quả và an tồn nhƣ vốn có của nó
địi hỏi ngƣời sử dụng phải có những hiểu biết thấu đáo về nó.


13

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Kỹ thuật xạ trị áp sát hiện đại điều trị bệnh ung thƣ chính xác và an toàn, thiết
bị dùng cho kỹ thuật này rất tân tiến và phức tạp đòi hỏi ngƣời sử dụng phải hiểu
biết thơng suốt về chúng thì mới có thể sử dụng đạt hiệu quả. Trong bối cảnh Việt
nam phải nhập khẩu kỹ thuật và thiết bị điều trị ung thƣ từ các quốc gia phát triển
với chi phí rất cao nhƣng phần lớn chi phí tập trung đầu tƣ vào mua thiết bị và đào
tạo đội ngủ nhân sự lâm sàng nên vấn đề bảo trì, sửa chữa thiết bị phần lớn dựa vào
đội ngũ chuyên gia nƣớc ngoài với chi phí rất lớn và mất nhiều thời gian cho những
thủ tục thực hiện làm gián đoạn công tác điều trị cho ngƣời bệnh trong những trƣờng
hợp thiết bị hƣ hỏng hoặc hoạt động khơng chính xác.
Đề tài “Nghiên cứu thiết bị và tính tốn liều kỹ thuật xạ trị áp sát liều cao trị
bệnh ung thƣ” là nhằm đi sâu nghiên cứu về cấu tạo, đặc tính kỹ thuật, ngun lý
hoạt động của thiết bị, phƣơng pháp tính tốn liều lƣợng phóng xạ áp dụng trên nó
nhằm để bản thân tác giả hiểu biết thấu đáo về kỹ thuật nầy, từ đó xây dựng nên
quy trình điều trị ung thƣ áp dụng trên hệ thống xạ trị áp sát hiện đại
MicroSelectronV3 hiện có tại đơn vị mình cũng mong muốn luận văn này sẽ là một
tài liệu tham khảo cho những ngƣời có quan tâm.
Xuất phát từ mong muốn trên đề tài nghiên cứu chia làm 4 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về kỹ thuật xạ trị áp sát liều cao nạp nguồn sau (Xạ trị
áp sát hiện đại).
Trình bày một cách khái quát về lịch sử phát triển, các ứng dụng, ƣu khuyết
điểm của Xạ trị áp sát hiện đại so với xạ trị ngoài.
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết của kỹ thuật xạ trị áp sát hiện đại.
Trình bày cơ sở lý, hóa, sinh của liệu pháp xạ trị, cách thức mà liệu pháp này

tiêu diệt khối u.
Chƣơng 3: Nghiên cứu Hệ thống thiết bị Xạ trị áp sát hiện đại


14

Trình bài khái quát về cấu tạo hệ thống thiết bị, đặc tính kỹ thuật, nguyên lý
hoạt động của no.
Xây dựng quy trình xạ trị trên hệ thống xạ trị áp sát hiện đại microSelectronV3
do hãng Nucletron sản xuất.
Chƣơng 4: Nghiên cứu Phƣơng pháp tính liều xạ trị áp. Trình bày cơ sở lý
thuyết của việc tính liều, suất liều và hình thức tính tốn liều lƣợng TG 43 AAPM.


15

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ ÁP SÁT
1.1 Khái niệm:
Xạ trị áp sát là việc sử dụng nguồn phóng xạ kín đặt gần một thể tích mục tiêu
(khối u ung thƣ) bằng cách chèn (nhét) trực tiếp chúng vào khối u, hoặc bằng cách
nạp (tải) chúng vào các dụng cụ (Bộ áp, kim thông, ống luồng) đã đƣợc đƣa trƣớc
vào các hốc, khoang bên trong cơ thể gần khối u để tiêu diệt hoặc thu nhỏ chúng. Xạ
trị áp sát có thể đƣợc sử dụng độc lập để xạ trị khối u, chẳng hạn nhƣ trong điều tri
ung thƣ tuyến tiền liệt và ung thƣ vú giai đoạn sớm. Nó cũng thƣờng đƣợc sử dụng
kết hợp với xạ trị ngoài để cung cấp một liều xạ tăng cƣờng vào khối u, nhƣ trong
trƣờng hợp điều trị ung thƣ phụ khoa, ung thƣ tuyến tiền liệt giai đoạn sau và ung
thƣ đầu cổ [1]
Xạ trị áp sát hiện đại là kỹ thuật xạ trị áp sát dùng nguồn phóng xạ có hoạt độ
cao (10 - 12Ci) đƣợc máy tính điều khiển bằng chƣơng trình đã lập sẵn điều khiển

nguồn phóng xạ bằng kỹ thuật nguồn bƣớc vào dụng cụ áp sát đã đặt trƣớc trong
bệnh nhân để phân phối liều điều trị tại vị trí theo kế hoạch điều trị đã lập.
1.2 Lịch sử phát triển
Lịch sử Xạ trị áp sát nói chung và Xạ trị áp sát hiện đại nói riêng ra đời và phát
triển gắn liền với sự phát triển của nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác đăc biệt là
với ngành Vật lý phóng xạ:
- Sự khám phá ra tia X vào tháng 11 năm 1895 của WilhelmRöntgen và khơng
lâu sau đó là sự phát hiện ra hiện tƣợng phát xạ phóng xạ của Henri Becquerel vào
năm 1896. Năm 1898 Pierre và Marie Curie chiết xuất thành công Radium từ quặng
Pitchblende, xác định đƣợc nguồn gốc của phóng xạ thâm nhập.
- Sau đó khơng lâu, vào năm 1901 Becquerel và Curie ghi nhận sự phản ứng da
của Becquerel khi ơng vơ tình bị phơi nhiễm bởi chất Radium chloride.


16

Với những khám phá trên, không lâu sau nhiều cách thức đã đƣợc thử
nghiệm, ứng dụng bức xạ hạt nhân phóng xạ để điều trị bệnh: [2]
Những thí nghiệm đầu tiên ứng dụng bức xạ trong lâm sàng thuộc về Danlos
và Bloch (1901) tại Paris, và Abbé (1904) ở NewYork, ngay sau đó nhiều viện
nghiên cứu và phịng thí nghiệm đƣợc thành lập nhƣ: Phịng thí nghiệm sinh học
Radium ở Paris năm 1906, và sau đó tại London 1909, Finze bắt đầu điều trị bằng
Radium. Năm 1909 một quyển sách về liệu pháp Radium, ngày nay đƣợc gọi là xạ
trị áp (brachytherapy) do Wickham và Degrais viết đƣợc xuất bản.
Đầu thế kỷ 20 sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất, các nguyên tắc cơ bản
của việc sử dụng bức xạ đã đƣợc thiết lập thành hệ thống trong một số khía cạnh ở
Radium Hemme - Stockholm, the Memorial Hospital - New York, và Radium
Institute - Paris. Với sự thống nhất, Đối với xạ trị áp sát, 226Ra là hạt nhân phóng xạ
duy nhất đƣợc sử dụng lám nguồn cho điều trị và sắp xếp các nguồn phóng xạ trong
các mơ hình nhất định, với các định nghĩa về độ mạnh, khoảng cách, và thời gian

điều trị, phát triển thành một bộ quy tắc để áp dụng trong điều trị bệnh nhân.
Hai dấu móc quan trọng để xạ trị áp sát phát triển hơn nữa là:
- Thứ nhất là về việc chế tạo đƣợc hạt nhân phóng xạ nhân tạo vào năm 1934,
cho phép sử dụng vật liệu phóng xạ nhân tạo vào xạ trị.
- Thứ hai là sự phát triển của thiết bị tải nguồn sau điều khiển từ xa (remote
Aferloading), trong những năm 1950 và 1960, đã cải thiện khả năng bảo vệ bức xạ
cho nhân viên và linh hoạt cao hơn cho các ứng dụng lâm sàng.
Các hạt nhân phóng xạ nhân tạo mới 60Co, 137Cs, 182Ta và 198Au bắt đầu đƣợc
thiết kế để có khả năng thâm nhập, càng sâu càng tốt, tƣơng tự nhƣ nguồn

226

Ra.

Ulrich Henschke là ngƣời đầu tiên khám phá về mặt lâm sàng việc sử dụng nguồn
192

Ir. Nguồn phóng xạ này hiện là nguồn phóng xạ đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất

trong lĩnh vực xạ trị áp sát.


17

Vào khoản năm 1963 kiểu điều trị áp sát tải nguồn sau dùng nguồn dây 192Ir
liều thấp (LDR) với các thiết bị, dụng cụ hỗ trợ thông qua khe bằng phẫu thuật cấy,
ghép gần nhƣ loại bỏ hoàn toàn sự phơi nhiễm phóng xạ của nhân viên. [2]
Các hệ thống tải nguồn sau từ xa đƣợc phát triển ban đầu đơn giản là để giảm
thiểu sự phơi nhiễm bức xạ từ các nguồn phóng xạ. Sử dụng cáp đính kèm với
nguồn để điều khiển, những máy này đẩy vào và kéo nguồn ra theo cơ chế cơ khí

vào và ra khỏi các dụng cụ đƣợc nhét trƣớc trong bệnh nhân. Sau đó chức năng của
nó thay đổi theo hƣớng chuổi nguồn lập trình và cuối cùng là kỹ thuật nguồn bƣớc
thu nhỏ. Việc áp dụng các máy xạ trị áp suất liều cao (HDR) và suất liền xung
(PDR) theo các kiểu gần đây hầu hết đƣợc sử dụng ở châu âu, đã thay thế gần nhƣ
hoàn toàn các máy liều thấp ngoại trừ còn lại để điều trị áp sát nguồn thấp cấy ghép
nguồn lâu dài để điều trị ung thƣ tuyến tiền liệt. Việc áp dụng các nguồn

192

Ir nhỏ

với đƣờng kính ngồi điển hình là 1 mm đã thay thế các ống và viên nén 137C. Sự tối
ƣu là việc điều biến việc phân bố liều bằng cách thay đổi thời gian trú ngụ của
nguồn tại vị trí điều trị đã trở thành đặc điểm tiêu chuẩn trong hệ thống xạ trị áp sát
giúp cho ngƣời sử dụng ứng dụng điều trị linh hoạt hơn trong lâm sang [1]
Trong những năm 1970, lần đầu tiên hệ thống Xạ trị áp sát hiện đại với kỹ
thuật bƣớc nguồn đơn đƣợc giới thiệu, nó sử dụng một nguồn

192

Ir nhỏ, cƣờng độ

cao đƣợc hàn vào đầu của một sợi cáp mềm. Hoạt độ cao của 192Ir cho phép chế tạo
các nguồn có đƣờng kính ngồi từ 1,1 mm trở xuống, sao cho xạ trị áp sát hiện đại
có thể áp dụng kỹ thuật điều trị qua khe, hóc tự nhiên của cơ thể. Khả năng điều
chỉnh thời gian và vị trí dùng nguồn riêng lẻ giúp cải thiện việc phân phối liều thơng
qua các kỹ thuật tối ƣu hóa.
1.3 Phân loại kỹ thuật điều trị
Kỹ thuật Xạ trị áp sát có thể đƣợc phân loại theo các tiêu chí khác nhau: theo
thời gian cấy ghép nguồn, cách đƣa nguồn phóng xạ áp sát mục tiêu, kỹ thuật nạp c

nguồn phóng xạ tiếp cận khối u hoặc phân loại theo suất liều bức xạ phân phối cho


18

mục tiêu. Việc phân loại khơng chỉ có ý nghĩa về mặt y tế mà cịn có ý nghĩa trong
việc lựa chọn nguồn phóng xạ cho một phƣơng thức điều trị xạ áp sát nhất định:
- Phƣơng thức cấy ghép nguồn tạm thời hoặc vĩnh viễn:
+ Phƣơng thức cấy ghép nguồn vĩnh viễn: Kỹ thuật xạ trị áp sát cấy ghép
nguồn vĩnh viễn là kỹ thuật đƣa nguồn vào trong bệnh nhân, tiếp cận khối u và giữ
nó ở lại đó

[1]

vĩnh viễn (đến khi phân rã hết). Kỹ thuật này thƣờng đƣợc dùng để

điều trị ung thƣ tuyến tiền liệt, đầu và cổ, phổi và Sarcomas và nguồn thƣờng đƣợc
sử dụng là các hạt

125

I và

103

Pd đôi khi hạt

198

Au cũng đƣợc dùng. Nguồn sử dụng

cho cấy ghép vĩnh viễn có năng lƣợng thấp, thời gian bán hủy (half lives) ngắn, hoặc
có cả hai yếu tố đó, để để hạn chế sự phơi nhiễm phóng xạ cho những ngƣời thƣờng
xuyên tiếp xúc gần gũi với bệnh nhân.
+ Phƣơng thức cấy ghép nguồn tạm thời: Kỹ thuật xạ trị áp sát cấy ghép
nguồn tạm thời là kỹ thuật đƣa nguồn vào trong bệnh nhân, tiếp cận khối u trong
một khoảng thời gian đƣợc định trƣớc và sau đó đƣợc lấy ra khỏi bệnh nhân. Thời
gian điều trị cấy ghép tạm thời diễn ra trong một vài phút đối với kỹ thuật Xạ trị áp
sát hiện đại và một vài ngày đối với xạ trị áp sát suất liều thấp. Trong kỹ thuật này
Bệnh nhân cần phải nhập viện trong thời gian điều trị và cần phải lƣu ý tới vấn đề
phơi nhiễm phóng xạ của nhân viên y tế vì nguồn có hoạt độ cao.
- Loại kỹ thuật đƣa nguồn vào cơ thể bệnh nhân qua hóc, khe, khoan tự nhiên
của cơ thể:
Tùy thuộc vào phƣơng pháp chèn/nhét nguồn vào cơ thể bệnh nhân ta có các
loại xạ trị áp sát theo cah1 sau theo cách sau:

Hình 1.1. Một số phương thức đưa nguồn tiếp cận vị trí điều trị[3]


19

Theo hình 1.1, (a) Đƣa nguồn áp sát vị trí điều trị thông qua khe, hốc tự nhiên
của cơ thể, (b) Đƣa nguồn áp sát vị trí điều trị bằng cách đăm dụng cụ xuyên qua mô
để tiếp cận vị trí điều trị, (c) Tiếp cận vị trí điều trị thông qua các ống mạch tự nhiên
(nội mạch), (d) đạt dụng cụ áp sát bề mặt điêì trị
+ Loại nạp nguồn bằng kỹ thuật xuyên mô (Interstitial) [1]
Trong phƣơng pháp xuyên mô các nguồn xạ trị áp sát đƣợc đƣa xuyên
vào/qua mô, thông qua các kim hoặc ống thông rỗng có đƣờng kính nhỏ, để giảm
thiểu sự tổn thƣơng của cac mơ bình thƣờng. Tƣơng ứng, các nguồn Brachytherapy
đƣợc sử dụng cho kỹ thuật này cần phải có kích thƣớc nhỏ để vừa với lịng của kim

và ống thơng. Phƣơng pháp điều trị này đƣợc sử dụng để điều trị tung thƣ tuyến tiền
liệt, ung thƣ vú và Sarcomas.
+ Loại nạp nguồn thông qua hốc, khe tự nhiên (Intracavitary) của cơ thể
Trong phƣơng pháp xạ trị áp sát thông qua hốc, khe tự nhiên của cơ thể
nguồn đƣợc nạp (tải) vào các dụng cụ, đƣợc thiết kế để phù hợp với hốc, khoan và
các dụng cụ này đƣợc đặt gần các khối u cần tiêu diệt. Ví dụ bộ áp song song và
hình buồng trứng (tandem and ovoid applicators) để điều trị ung thƣ cổ tử cung, bộ
áp hình trụ (cylinder applicator) để điều trị ung thƣ âm đạo và bộ áp mũi họng
(nasopharyngeal applicator) để điều trị ung thƣ vòm họng. Khi điều trị, các bộ áp
đƣợc đặt trong bệnh nhân, và đƣợc lấy ra khỏi bệnh nhân sau khi hồn tất điều tri, vì
vậy phƣơng pháp điều trị này thƣờng là phƣơng pháp điều trị tạm thời.
- Loại nạp nguồn nóng (Hot loading), nạp nguồn sau bằng cách thủ công
(Manual loading) và nạp nguồn sau bằng diều khiển điều khiển từ xa (Remote
afterloading): Tùy thuộc vào thời gian phẫu thuật để đặt bộ áp hay dụng cụ vào vị trí
cần điều trị có thể chia kỹ thuật xạ trị áp sát là kiểu nạp nguồn nóng, kiểu này nguồn
đƣợc đƣa vào vị trí điều trị tại phịng phịng mổ ngay sau khi các dụng cụ đƣợc lắp
vào; Kiểu nạp nguồn sau thủ công là dụng cụ đƣợc đƣa vào bệnh nhân tại phòng mổ
và nguồn đƣợc nạp vào sau khi bệnh nhân đã đƣợc hồi sức và đƣa về phòng bệnh.;


20

Kiểu nạp nguồn sau từ xa, kiểu này sử dùng một thiết bị đƣợc điều khiển bằng máy
tính để nạp nguồn tự động, do đó loại bỏ hồn tồn việc xử lý các nguồn phóng xạ
bằng cách thủ cơng. Ngày nay kiểu nạp nguồn nóng ít đƣợc sử dụng do vấn đề bảo
đảm an tồn, tránh bị phơi nhiễm phóng xạ. Việc sử dụng kỹ thuật tải nguồn sau
bằng thủ cơng hoặc bằng điều khiển bằng máy tính giúp giảm thiểu sự phơi nhiễm
phóng xạ cho nhân viên y tế, giúp ngƣời lập kế hoạch điều trị tối ƣu đƣợc độ mạnh
và sự phân phối liều dựa trên việc xem xét lại vị trí đặt dụng cụ liên quan đến mục
tiêu điều trị.

- Phân loại theo suất liều: ( ̇ )
Phƣơng thức xạ trị áp sát còn đƣợc phân loại theo suất liều sử dụng:
+Loại suất liều thấp (LDR-Low dose rate) ̇
+Loại suất liều trng bình (MDR – Mideum dose rate) 120cGy/h<
̇ <1200cGy/h
+Loại suất liều cao (HDR-High dose rate) ̇ > 1200cGy/h

[4]

1.4 Xạ trị áp sát so với xạ trị ngồi

Hình 1.2. Minh họa phương thức phân phối liều giữa xạ trị ngoài và xạ trị áp sát [6]


21

So với xạ trị tia ngồi (External Therapy) Brachytherapy có ƣu nhƣợc điểm
sau:
- Ƣu điểm của brachytherapy: Cải thiện việc phân phối liều cục bộ cho mục
tiêu, Ít gây tổn thƣơng cho các mô lành lân cận, trang bị nhẹ nhàng, thuận lợi trong
vận chuyển.
- Nhƣợc điểm của Brachytherapy: Chỉ hiệu quả cao khi điều trị cho các khối u
khu trú và các tổn thƣơng nhỏ.
Xạ trị áp sát ra đời cách nay hơn một thế kỷ, trải qua quá trình phát triển và
khơng ngừng cải tiến xạ trị áp sát với kỹ thuật hiện đại, tân tiến của nó ngày nay nó
đóng một vai trị rất quan trọng trong điều trị bệnh ung thƣ. Xạ trị áp sát hiện đại tuy
kỹ thuật phức tạp nhƣng rất an toàn và hiệu quả nên đƣợc sử dụng rộng rãi trên khắp
thế giới. [5]
CHƢƠNG 2:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP XẠ TRỊ ÁP SÁT

Trong chƣơng trƣớc, chúng ta biết rằng xạ trị áp sát là một liệu pháp điều trị
ung thƣ bằng đồng vị phóng xạ. Trong xạ trị áp sát hiện đại, nguồn phóng xạ đƣợc
sử dụng phổ biến là

192

Ir hoạt độ cao. Chƣơng này sẽ trình bày về đặc tính của

nguồn phóng xạ nói chung và nguồn phóng xạ 192Ir hoạt độ cao dùng trong xạ trị áp
sát, cơ sở vật lý của những tƣơng tác của bức xạ với cơ thể ngƣời, những tác động
sinh hóa mà chúng gây ra ở cấp độ tế bào, để từ đó thấy đƣợc vì sao liệu pháp xạ trị
có thể tiêu diệt đƣợc các khối u.
2.1 Đặc tính nguồn phóng xạ
2.1.1 Đặc tính chung
Kỹ thuật xạ trị áp sát là sử dụng năng lƣợng photon phát ra từ nguồn phóng xạ
đƣợc bọc kín (đóng gói). Các nguồn phóng xạ sử dụng trong xạ trị áp sát phải đáp
ứng đƣợc các yêu cầu sau:


22

(1) Nguồn phải khơng phát ra các hạt tích điện hoặc các hạt bức xạ mềm hoặc
nếu có thì chúng phải dễ bị hấp thụ bởi các lớp vật liệu mỏng nhƣ titanium.
(2) Nguồn khơng tạo ra khí độc hại nào trong q trình phân rã hạt nhân phóng
xạ.
(3) Nguồn phải đƣợc chế tạo từ những vật liệu phóng xạ sao cho nó có kích
thƣớc nhỏ và hoạt độ thích hợp.
(4) Các tính chất vật lý khác nhƣ năng lƣợng phát ra và chu kỳ bán hủy phải
phù hợp với mục đích của ứng dụng của nó. [2]
(5) Nguồn phóng xạ ứng dụng trong xạ trị áp sát phải đƣợc chế tạo từ các vật

liệu phóng xạ khơng hịa tan và độc hại cao để giảm thiểu nguy cơ rò rỉ phóng xạ
trong bệnh nhân hoặc nhân viên y tế khi làm việc với nó.
(6) Nguồn phóng xạ ứng dụng trong xạ trị áp sát phải đƣợc chế tạo từ các vật
liệu phóng xạ bảo đảm tính tồn vẹn vật lý của nó khi nguồn bị hƣ hỏng, ví dụ, nó
khơng trở thành bột mịn hoặc bụi và khơng thăng hoa hoặc bốc hơi.
(7) Nguồn phóng xạ ứng dụng trong xạ trị áp sát phải đƣợc chế tạo theo kiểu
đóng gói nguồn với kích cỡ và hình dạng khác nhau.
(8)) Nguồn phóng xạ ứng dụng trong xạ trị áp sát phải đƣợc chế tạo sao cho
không dễ bị hƣ hỏng với ít nhất một trong những phƣơng pháp khử trùng phổ biến
đƣợc sử dụng trong các phòng phẫu thuật.
Ngày nay, nhiều hạt nhân phóng xạ với các đặc điểm trên đã đƣợc sản xuất để
áp dụng trong lâm sàng.
Hầu hết các thiết bị xạ trị áp sát hiện đại ngày nay sử dụng nguồn phóng xạ
192

Ir hoạt độ cao, phát năng lƣợng photon, nó cũng có đặc tính phóng xạ tƣơng tự

nhƣ các nguồn đồng vị phóng xạ phát năng lƣợng photon sử dụng trong xạ trị áp sát
trƣớc đây nhƣ 60Co,
và kích thƣớc nguồn.

137

Cs,

125

I,

103

Pd chỉ có những khác biệt về hoạt độ, hình dạng


23

Bảng 2.1. Tính chất vật lý của một số hạt nhân phóng xạ dùng trong xạ trị áp sát [2]
Nguồn phóng xạ

198

Au

192

Ir

137

Cs

Đặc tính
Chu kỳ bán hủy
2.695
73.83
30.07
(Half-Life)
ngày
ngày
năm

–
Kiểu phân rã
β (95.1%)
β–
β–
(Type of Disintegration)
EC (4.9%)
Năng lƣợng γ trung bình
415.1
372.2
661.7
(Mean γ Energy (keV))
Năng lƣợng tia X trung bình
3.7
3.6
1.8
(Mean X-ray Energy (keV))
Năng lƣợng tia β– trung bình
312.2
180.7
188.4
(Mean β–ray Energy (keV))
Năng lƣợng IC Electron tring bình
353.0
266.9
630.3
(Mean IC Electron Energy (keV))
Năng lƣợng Auger Electron trung
bình
844

538
804
(Mean Auger Electron Energy (eV))
Hằng số suất Kerma khơng khí
(Air Kerma-Rate Constant,Γ
15
32
6.1 × 10–5
δ = 10 keV (×10–18 Gy m2 (Bq s)–1))
Hoạt độ danh định
(Nominal Specifc Activity,
90
3.4
3.2 × 10–2
Aspe (×105 TBq kg–1))
* Lưu ý : hằng số suất kerma khơng khí được tính đối với δ > 10 keV

Nguồn phóng xạ

192

60

Co

5.27
năm
β–
1252.0
0.51

96.5
1233.0
1150

85

0.41

Ir dùng trong kỹ thuật xạ trị áp sát hiện đại luôn đƣợc

bọc kín bằng hợp kim nhằm tạo độ cứng, tránh sự rị rỉ vật liệu phóng xạ, đồng thời
hấp thụ các bức xạ anpha và beta không mong muốn phát sinh trong q trình phân
rã.
Trong nhiều tính chất vật lý và hóa học của hạt nhân phóng xạ đƣợc sử dụng
trong xạ trị áp sát, chúng ta cần chú ý về các đặc tính vật lý sau: