Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Kỹ thuật khoảng cách nguồn- trục (SAD) xác định liều sâu trục trung tâm trong nước

3 Kỹ thuật khoảng cách nguồn- trục (SAD) xác định liều sâu trục trung tâm trong nước

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



Tỉ số mô- khơng khí TAR(z, AQ,hv) được định nghĩa như tỉ số của liều hay

suất liều tại Q trên trục chính trong bệnh nhân hay trong phantom so với liều hay

suất liều tại Q trong khơng khí, giống với điểm Q trên trục trung tâm chùm tia:

TAR(z, AQ, hv) =



(2.12)



Trái với kỹ thuật điều trị liều sâu % (PDD), mà phụ thuộc vào 4 tham số, tỉ

số mơ- khơng khí (TAR) chỉ phụ thuộc vào 3 tham số: độ sâu z, trường chiếu A tại

điểm Q và Năng lượng chùm tia (hv); về cơ bản tỉ số TAR không phụ thuộc vào

khoảng cách nguồn- mặt (SSD) hay khoảng cách nguồn- trục (SAD) trong dải của

SSD (50-150 cm). Tỉ số mơ- khơng khí (TAR) khác nhau với chùm Co 60 tại độ sâu 5

và 10 cm trong nước được đưa ra trong bảng 2.3.



Hình 2.8. Phép đo hình học và định nghĩa của tỉ số TAR.

-



Khi AQ và E không đổi, tỉ số TAR giảm ở độ sâu z > zmax.



-



Khi z và E không đổi, tỉ số TAR tăng theo AQ.



-



Khi z=z max, tỉ số TAR đồng nhất với hệ số PSF:

TAR(z=zmax, AQ=AP, hv) = PSF (AP, hv) (2.13)



-



Tại vùng zero, tỉ số TAR (TAR(z,0,hv) có thể được tính tốn từ:

TAR(z, 0, hv) =



(2.14)



Ở đây là hệ số suy giảm hiệu dụng của chùm photon hv. Trường A có kích

thước 0×0 là trường với giả thiết trong đó liều tại độ sâu phantom là hồn tồn đến

từ chùm tia photon chính, thể tích ở đó có thể tán xạ bằng 0.



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 32



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



Tỉ số TAR được đo bởi buồng ion hóa với độ tin cậy cao. Tuy nhiên, các

phép đo là phức tạp hơn rất nhiều so với việc đo liều sâu % (PDD). Trong trường

hợp của tỉ số TAR với độ sâu trong nước phải được đo đạc theo khoảng cách giữa

buồng ion hóa và nguồn chiếu xạ khơng đổi, khó để nhận được bằng cách sử dụng

kỹ thuật tự động. Hơn nữa, phép đo liều phải rất cẩn thận để đảm bảo sự tích tụ đầy

đủ và chỉ số tán xạ tự do trong buồng từ phòng điều trị hay sàn nhà.

2.3.2 Hệ thức liên hệ giữa tỉ số TAR (d, AQ, E) và liều sâu % PDD (d, A, f, hv)

Như biểu diễn trong hình 2.9 về mối quan hệ giữa tỉ số TAR (z, A Q,hv) và

liều sâu % PDD( z,A,f,hv) tương ứng từ định nghĩa từ 2 phương trình. Định nghĩa

cơ bản của 2 phương trình là:

TAR(z, AQ, hv) =



(2.15)



PDD(z,A,f,hv)= 100



(2.16)



Hình 2.9. Hình học về mối quan hệ giữa liều sâu % PDD (z, A, f, hv) và tỉ số mơkhơng khí TAR (z, AQ, hv)

Và giải phương trình trên ta tìm được DQ chúng ta được:

DQ= DPQ TAR(z, AQ, hv)



(2.17)



DP bây giờ có thể được viết:

DP = D`PPSF(A,hv)= D`Q ()2 ×PSF (A,hv)



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 33



(2.18)



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



Và thế biểu thức vào phương trình (3.17) ta được:

TAR(z, AQ,hv)= PSF(A,hv))2



(2.19)



Đối với trường hợp đặc biệt tại độ sâu z=z max , ở đó liều sâu % PDD(zmax, A,

hv) = 100%, phương trình (2.19) cho thấy rằng hệ số tán xạ đỉnh PSF(A,hv) là một

TAR(zmax,A,hv) đặc trưng. Do đó, dải giá trị của tỉ số TARs từ 0 tại z đến PSF

(A,hv) tại z=zmax.

Từ đó tỉ số TAR khơng phụ thuộc vào khoảng cách SSD, bảng tỉ số TAR

được đưa ra cho một mức năng lượng cụ thể để bao gồm tất cả các khoảng cách

SSD được sử dụng trong lâm sàng.



Hình 2.10. Biểu diễn mối quan hệ PDD với SSD.



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 34



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



Hình 2.11. Mối quan hệ liều sâu % PDD với khoảng cách SSD cùng với kích

thước trường AQ đồng nhất.

Lựa chọn các giá trị bất kỳ của liều sâu % PDDs với kết hợp tùy ý giữa độ

sâu z, trường chiếu A, và khoảng cách nguồn- mặt f=SSD có thể tính tốn từ mỗi

bảng tỉ số TAR.

Căn cứ vào phương trình (2.19) chúng ta suy ra theo 2 mối quan hệ của liều

sâu PDD tại 2 SSD khác nhau (f1 và f2).

-



Giả định mối liên hệ thứ nhất từ một trường giống nhau tại 2 SSD, như biểu



diễn trong hình 2.10:

= ()×()2

-



(2.20)



Giả định mối liên hệ thứ hai từ trường giống nhau có kích thước trường A Q



tại độ sâu z tại 2 khoảng cách SSD f1 và f2, được biểu diễn trong hình 3.11:



()2 (2.21)

Mối liên hệ trong phương trình (2.20) và (2.21) bao gồm 2 thành phần: thành

phần điều chỉnh tỉ số bình phương nghịch đảo là thành phần chính của sự điều chỉnh

và được hiểu như hệ số Mayneord. Tỉ số của TAR (hoặc hệ số PSF) thường được bỏ

qua vì sự ảnh hưởng của chúng nhỏ hơn rất nhiều so với thành phần hệ số

Mayneord. Do đó, thơng thường người ta chỉ sử dụng một hệ số Mayneord để hiệu

chỉnh liều sâu % PDD từ một khoảng cách khác SSD khác.



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 35



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



2.3.3 Tỉ số tán xạ- khơng khí

Để nhận được hàm tán xạ ta phải tách thành phần tán xạ ra khỏi thành phần

sơ cấp. Thường người ta tách thành phần sơ cấp của tỉ số TAR ra khỏi tổng tỉ số

TAR để nhận được sự đóng góp tán xạ, tỉ số tán xạ- khơng khí (SAR), được định

nghĩa như sau :

SAR(z, AQ, hv)= TAR(z, AQ, hv)- TAR(z,0,hv) (2.22)

Tỉ số tán xạ- khơng khí (SAR) phụ thuộc vào 3 thơng số giống với tỉ số mơkhơng khí (TAR) và được đưa ra với sự đóng góp tán xạ đến liều tại điểm Q trong

phantom với mỗi cGy liều tại điểm Q trong khơng khí.

2.3.4 Mối quan hệ giữa SAR (d, AQ, hv) và S(z, A, f, hv)

Tương tự như mối quan hệ giữa tỉ số mơ- khơng khí TAR và liều sâu %

PDD, chúng ta có thể tính được mối quan hệ giữa tỉ số SAR(z, A Q, hv) và hệ số tán

xạ S(z, A, f, hv) bằng cách:

SAR(z, AQ, hv) = )2



(2.23)



Phương trình đơn giản hơn với:

S(z, A, f, hv)= 100 SAR(z, AQ, hv)



(2.24)



Với z bất kỳ khi f và f bất kỳ khi z zmax.

2.3.5 Tỉ số mô- phantom và tỉ số mô- cực đại

Tỉ số TAR được sử dụng trong kỹ thuật SAD trong chùm photon của Co 60 và

các chùm tia có năng lượng thấp. Đối với photon năng lượng cao được tạo ra bởi

các máy máy gia tốc thì người ta khơng còn sử dụng tỉ số TAR nữa vì khó khăn

trong việc đo liều trong một mẫu nước trong khơng khí tại các mức năng lượng này

(nắp tích tụ của buồng ion hóa lúc này phải rất lớn). Để giải quyết vấn đề này, người

ta sử dụng tỉ số TPR trong kỹ thuật SAD cho chùm tia photon năng lượng cao.

Tỉ số mô-phantom TPR(z, AQ, hv) được định nghĩa như sau:

TPR(z, AQ, hv) =



(2.25)



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 36



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



Ở đây DQ và là liều và suất liều, tương ứng trong phantom tại điểm Q tùy ý

trên trục trung tâm của chùm tia và DQref và là liều và suất liều tương ứng trong

phantom tại độ sâu chuẩn zref ( khoảng 5 hoặc 10 cm) trên trục chính của chùm tia.

Đặc biệt tỉ số TPR còn được định nghĩa để tham khảo ở độ sâu chuẩn z ref lấy

tại độ sâu của liều tối đa zmax, ở đó được gọi là tỉ số mô- cực đại (TMR), được định

nghĩa như sau:

TMR(z, A, hv) =



(2.26)



Ở đây DQ và là liều và suất liều tương ứng tại điểm Q ứng với độ sâu z trong

phantom và DQmax và là liều và suất liều tương ứng tại điểm Q ứng độ sâu zmax.



Hình 2.12. Hình học đo của tỉ số mô- phantom TPR (d, AQ, hv).

Phép đo hình học xác định tỉ số TMR giống như hình 2.12, chấp nhận rằng

zref bây giờ là zmax.

-



Giống với tỉ số TAR, tỉ số TPR và TMR phụ thuộc vào 3 tham số z, A Q, hv,



nhưng nó khơng phụ thuộc vào khoảng cách SAD hay SSD;

-



Dải của tỉ số TMR từ 0 tại z đến 1 tại z=zmax ;



-



Khi AQ và hv khơng đổi thì tỉ số TMR tăng tỉ lệ thuận với độ sâu z;



-



Khi z và hv khơng đổi thì tỉ số TMR tăng tỉ lệ thuận với trường AQ;



-



Khi z và AQ khơng đổi thì tỉ số TMR tăng tỉ lệ thuận với năng lượng hv;

Và khai triển DP và DQmax như sau:



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 37



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



DP = D`PPSF(A,hv)= D`Q× )2 ×PSF (A,hv)

DQmax = D`Q ×PSF(AQ, hv)



(2.27)



(2.28)



Chúng ta được:

TMR(z, AQ, hv)= )2



(2.28)



Trong phép gần đúng đầu tiên, bỏ qua tỉ số PSF trong phương trình (2.28).

chúng ta có rất nhiều mối quan hệ về phép gần đúng giữa tỉ số TMR và liều sâu %

PDD như:

TMR(z, AQ, hv) = )2



(2.29)



Bỏ qua các sai số trong tỉ số PSF(A,hv)/PSF(A Q,hv) rất nhỏ và có thể ước

tính tỉ số TMR một cách dễ dàng với chùm tia Co60.

2.3.6 Mối quan hệ giữa tỉ số TMR và liều sâu % PDD

Như đã biểu biễn trong hình 2.13, quan hệ đơn giản có thể được bắt nguồn

giữa tỉ số TMR và liều sâu % PDD tương ứng từ định nghĩa cơ bản về 2 hàm.

Định nghĩa cơ bản về hai hàm như sau:

TMR(z, AQ, hv) =

PDD(z, A, f, hv)= 100



(2.30)

(2.31)



Giải phương trình (2.30) và (2.31) tính DQ chúng ta được:

DQ= DP Qmax(z, AQ,hv)



(2.32)



Và khai triển DP và DQmax như sau:

DP = D`PPSF(A,hv)= D`Q )2 ×PSF (A,hv)



(2.33)



DQmax = D`QPSF(AQ, hv)

Chúng ta được:

TMR(z, AQ, hv)= )2



(2.34)



Trong phép gần đúng đầu tiên, bỏ qua tỉ số PSF trong phương trình (2.34).

chúng ta có rất nhiều mối quan hệ về phép gần đúng giữa tỉ số TMR và liều sâu %

PDD như:

TMR(z, AQ, hv) = )2



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 38



(2.35)



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



Hình 2.13. Phép đo hình học của mối quan hệ giữa liều sâu % PDD và tỉ số mơkhơng khí TMR

Bỏ qua các sai số trong tỉ số PSF(A,hv)/PSF(AQ,hv) là rất nhỏ và có thể ước

tính một cách dễ dàng với chùm tia Co 60. Tính tốn tương tự với chùm tia photon

năng lượng cao trong máy gia tốc.

2.3.7 Tỉ số tán xạ- cực đại

Tương tự như việc tách riêng tỉ số TAR( z, AQ,hv) thành thành phần chính

TAR(z,0,hv) và thành phần tán xạ- khơng khí SAR(z, A Q, hv), người ta cũng tách tỉ

số mô- cực đại TMR(z, AQ,hv) từ thành thành phần chính TMR(z,0,hv) và thành

phần tán xạ, được gọi là tỉ số tán xạ- cực đại (SMR), định nghĩa như sau:

SMR(z. AQ, hv)= TMR(z, AQ, hv) - TMR(z,0,hv).



(2.35)



Ở đây SF(AQ,hv) và SF(0,hv) là hệ số tán xạ của trường AQ và trường 0

tương ứng, và năng lượng chùm tia hv được định nghĩa như phương trình (2.4).

Tỉ số SF(AQ, hv)/SF(0,hv) đó là:

(2.36)

tử số PSF(0,hv)=1

Với tia Co60, tỉ số tán xạ- cực đại (SMR) gần đúng giống như tỉ số tán xạkhơng khí (SAR). Tuy nhiên với chùm năng lượng cao, tỉ số SMR nên được tính từ

tỉ số TMR bằng cách dùng công thức (2.35) và



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 39



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



TMR(z,0,hv)=



(2.37)



được gọi là hệ số suy giảm hiệu dụng của năng lượng chùm photon hv.

2.4



Tỉ số Ngoài – Trục (OAR) và đặc trưng chùm tia (profile)

Phân bố liều dọc theo trục trung tâm của chùm tia chỉ đưa ra thành phần



thơng tin diễn tả chính xác liều bên trong bệnh nhân trên trục trung tâm. Phân bố

liều trên hình ảnh 2D và 3D được xác định rõ bằng các dữ liệu trục trung tâm liên

kết cùng với đặc trưng liều.

Dữ liệu của tỉ số ngoài- trục (OAR) được đưa ra cùng với đặc trưng chùm tia,

được đo vng góc với trục trung tâm của chùm tia tại độ sâu trong phantom.

Người ta đo dữ liệu đặc trưng chùm tia tại độ sâu đặc trưng z max hoặc 10 cm tùy

thuộc vào thiết bị, theo yêu cầu của hãng sản xuất. Thêm vào đó, hệ thống lập kế

hoạch xạ trị TPS còn cần các dữ liệu ở độ sâu khác. Một ví dụ về đặc trưng liều tiêu

biểu được đo đạc ở độ sâu khác nhau trong nước với 2 kích thước trường ( 10×10 và

30×30 cm2) và chùm tia X năng lượng 10 MV biểu diễn trong hình 2.14.

Kết hợp liều phân bố trên trục trung tâm với kết quả dữ liệu ngoài – trục

trong ma trận thể tích liều người ta có được đầy đủ thơng tin về phân bố liều trên

hình ảnh 2-D và 3-D. Tỉ số ngoài- trục (OAR) thường được định nghĩa như tỉ số liều

tại điểm ngoài- trục đến liều trên trục trung tâm chùm tia tại độ sâu trong phantom.

Profile chùm photon năng lượng cao bao gồm 3 vùng phân biệt: Trung tâm,

bán dạ (80%-20%) và vùng tối.

-



Vùng trung tâm tượng trưng cho phần trung tâm của đặc trưng chùm tia mở



rộng từ trục trung tâm chùm tia đến bên trong 1- 1,5 cm từ rìa hình học trường chiếu

của chùm tia. Kích thước hình học trường chiếu, chỉ ra bởi trường ánh sáng quang

học, nó thường được xác định như sự phân chia giữa 50 % mức liều điểm tại đặc

trưng chùm tia. Trong vùng trung tâm, đặc trưng chùm tia của chùm Co 60 bị ảnh

hưởng bởi sự suy giảm liều bình phương nghịch đảo cũng như bởi sự gia tăng bề

dày phantom với điểm ngoài- trục. Đối với máy gia tốc, vùng trung tâm của đặc

trưng chùm tia bị ảnh hưởng bởi năng lượng của điện tử đập vào bề dày bia, bởi số

nguyên tử bia và bởi số nguyên tử tấm lọc phẳng và hình dạng hình học.



Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 40



ĐH Bách Khoa Hà Nội



Đồ án tốt nghiệp



Hình 2.14. Đặc trưng chùm tia trong 2 trường tại độ sâu khác nhau.

-



Trong vùng bán dạ của đặc trưng chùm tia, liều thay đổi nhanh chóng và



cũng phụ thuộc vào sự thiết lập trường chiếu của ống chuẩn trực. Vùng bán dạ thể

hiện kích thước hạn chế của nguồn và sự mất điện tử tại rìa ống chuẩn trực. Sự suy

giảm liều xung quanh cạnh hình học của chùm tia có hình dạng sigma và làm rộng

ngàm chuẩn trực ở phần đuôi vùng bán dạ, nơi mà thành phần nhỏ của liều do việc

truyền tải thông tin qua ngàm chuẩn trực, một thành phần có kích thước nguồn hữu

hạn (hình học bán dạ) và thành phần tán xạ tia X bên trong bệnh nhân. Tổng bán dạ

được gọi là bán dạ vật lý và là tổng của 3 vùng bán dạ riêng biệt: truyền qua, hình

dạng hình học và tán xạ. Bán dạ vật lý phụ thuộc vào năng lượng chùm tia, kích

thước nguồn, khoảng cách SSD, khoảng cách từ nguồn đến ống trực và độ sâu

trong phantom.

-



Vùng tối là vùng bên ngồi trường xạ, xa đến rìa của trường. Liều trong vùng



này nói chung là thấp và là kết quả của bức xạ truyền qua ống chuẩn trực và tấm

chắn đầu.

Tính đồng nhất của đặc trưng liều được đo bằng cách quét dọc theo cả hai

trục chính ở các độ sâu khác nhau trong phantom nước. Hai thơng số chính ở đó

định lượng về tính đồng nhất sau đó xác định:độ phẳng chùm tia trường và độ đối

xứng chùm tia.

Phùng Quang Tiến – KTHN & VLMT – K54Trang 41



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Kỹ thuật khoảng cách nguồn- trục (SAD) xác định liều sâu trục trung tâm trong nước

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×