Phân bố liều hấp thụ trong Phantom theo bề dày và khoảng cách đến trục của chùm photon năng lượng 6 MV và 15 MV dùng trong xạ trị - Chương 2

CHƯƠNG 2:
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỘT SỐ
ĐẶC TRƯNG CỦA CHÙM PHOTON TỪ LỐI RA CỦA
MÁY GIA TỐC PRIMUS -SIEMENS
2.1. Máy gia tốc PRIMUS - Siemens dùng trong xạ trị[4,5,6]
2.1.1. Nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính dùng trong xạ
trị.
Máy gia tốc tuyến tính dùng trong xạ trị thường được chia thành 5 hệ thống đó
là:
 Hệ thống phun, là một nguồn electron hay còn gọi là súng điện tử
 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,…
 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.
 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.
 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 2.1.
Hình 2.1 Các bộ phận chính của máy gia tốc xạ trị
Bên cạnh đó còn rất nhiều phần khác đi kèm với máy gia tốc là [1]:
- 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 thày 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 tự ngắt máy gia tốc khi có sự cố.
Các hệ thống 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 tia phóng xạ, máy đo phòng hộ tia xạ,…
- Hệ thống làm khuôn chì,…
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc trong xạ trị
Ban đầu, các electron được sinh ra do bức xạ nhiệt từ súng điện tử, do Catôt
được nung nóng. Các electron sinh ra từ súng điện từ được điều chế thành các xung
sau đó được phun vào buồng tăng tốc.
Buồng tăng tốc có dạng cấu trúc dẫn sóng ở đó năng lượng cung cấp cho
electron được lấy từ bộ phát sóng siêu cao tần với tần số khoảng 3000 Mhz. Bức xạ
vi sóng phát ra dưới dạng sung ngắn. Các bức xạ này được tạo ra bởi các bộ phát
tần số vi sóng, đó là các “van” magnetron và klystron. Klystron thường được dùng
với các máy gia tốc năng lượng cao với năng lượng đỉnh là 5MW hoặc hơn nữa để
gia tốc điện tử. Các electron được phun vào ống dẫn sóng sao cho đồng bộ với xung
của bức xạ vi sóng để chúng có thể được gia tốc. Hệ thống ống dẫn sóng và súng
electron được hút chân không sao cho các electron gia tốc có thể chuyển động trong
đó mà không bị va chạm với nguyên tử khí.
Chùm electron được gia tốc trong buồng tăng tốc có xu hướng phân kỳ và
không chuyển động chính xác dọc theo trục được. Có nhiều nguyên nhân gây ra
hiện tượng này. Đó là do lực đẩy Coulomb giữa các electron mang điện tích cùng
dấu, do sự lắp ghép không hoàn hảo làm cho cấu trúc ống dẫn sóng không hoàn toàn
xuyên tâm, do tác động của điện từ trường ngoài, … Do đó, chùm electron gia tốc
phải được lái một cách chủ động. Trước hết sử dụng một điện trường hội tụ đồng
trục để hội tụ chùm tia theo quỹ đạo thẳng. Sau đó các cuộn lái tia tạo ra từ trường
tác dụng lực lên các electron để dẫn chùm tia đi đúng theo hướng ống dẫn sóng từ
đó hướng ra ngoài theo đường cong nào đó hoặc được uốn để hướng đến bia tạo tia
X.
Khi máy gia tốc ở chế độ phát chùm electron thì chùm electron được đưa

trực tiếp vào đầu điều trị qua một cửa sổ nhỏ. Sau đó được tán xạ trên các lá tán xạ
hoặc được một từ trường quét ra trên một diện rộng theo yêu cầu của hình dạng,
diện tích trường chiếu trong các trường hợp điều trị cụ thể. Chùm tia được tạo hình
dạng bằng các bộ lọc phẳng, nên, collimator sơ cấp, thứ cấp. Liều lượng được kiểm
soát bằng các detector .
Còn nếu chế độ phát tia X thì chùm electron đã được gia tốc lại được uốn
theo một đường cong thiết kế để đập vào bia. Chùm electron có động năng lớn
xuyên sâu vào bia, tương tác với các nguyên tử vật chất và bị hãm lại, phát ra tia X
năng lượng cao. Phổ năng lượng của tia X phát xạ và suất liều bức xạ phụ thuộc vào
mức năng lượng của điện tử, số nguyên tử, bề dày bia và chất liệu dùng làm bia.
Chùm tia X phát ra cũng được kiểm soát về liều lượng, được định dạng phù hợp.
Hầu hết các máy gia tốc xạ trị hiện nay đều có hai chế độ phát chùm photon
và chế độ phát electron. Do đó, về cơ khí được chế tạo phù hợp để thay đổi cơ chế
từ chế độ này sang chế độ khác một cách linh hoạt. Ví dụ như bia tia X có thể đưa
ra khi sử dụng chế độ phát tia X và được rút vào khi phát chùm electron. Trong quá
trình hoạt động, khi hãm chùm electron, bia tia X bị nóng lên, do đó cần có hệ thống
làm nguội bằng nước.
Với mục đích điều trị, máy gia tốc được thiết kế cơ khí chuyển động linh hoạt
như cần máy và giường điều trị. Các hệ hống này đều được kiểm soát an toàn bằng một
chuỗi khóa liên động điện, cơ khí, nhiệt độ, áp suất và kiểm soát chùm bức xạ với
nhau.
2.1.3. Một số nét sơ lược về máy gia tốc xạ trị Primus
Đây là máy gia tốc hiện đang được sử dụng điều trị ung thư tại Bệnh viện
K - Hà Nội và ở một số cơ sở điều trị khác. Máy có nguyên lý cấu tạo và hoạt động
như loại máy Megavolt trong xạ trị đã được trình bày ở phần trên.[3,4]. Trên hình
2.2 là hình ảnh của máy gia tốc xạ trị Primus đang được sử dụng điều trị ung thư.
Hình 2.2 Máy gia tốc xạ trị Primus
Khi máy ở chế độ phát tia gamma, chùm electron sau khi được gia tốc được
đưa đến đập vào bia, tạo ra chùm tia X đi ra từ cửa sổ trong đầu máy điều trị. Tuy nhiên,
chùm tia được lấy ra để điều trị không phải là chùm tia sơ cấp này mà là chùm tia sau khi

đã đi qua một hệ thống các collimator che chắn, lọc, nêm,
…
Trong đó, lọc và nêm l
à
các
bộ phận dùng để lọc phẳng chùm tia, collimator sơ cấp để hạn chế kích thước trường cực
đại của chùm tia X, collimator thứ cấp để định dạng trường chiếu [3,4].
Hình2.3 Sơ đồ hệ thống collimator và lọc phẳng chùm tia X trong đầu điều
trị của máy gia tốc xạ trị Primus
Năng lượng của chùm tia đi ra từ cửa sổ của đầu điều trị được tập trung chủ
yếu trong trường chiếu đã xác định do sự định dạng của collimator thứ cấp. Các loại
máy gia tốc xạ trị hiện đại thường cùng loại collimator đa lá có thể định dạng
trường chiếu rất chi tiết.
Chùm
eletron
Collimator
thứ cấp
Buồng ion
hóa
Bộ lọc phẳng
Collimator
sơ cấp
Bia tia X
Chùm tia X
đi ra điều trị
collimator
trường chiếu