Do thời gian thực tập có hạn nên trong bản đồ án tốt nghiệp của em sẽ không tránh khỏi sai sót. Em rất mong được sự góp ý và hướng dẫn của các thầy cô!
Tải bản đầy đủ - 0trang
DANH MỤC VIẾT TẮT
1
1-D
One dimensional
Không gian 1 chiều
2
2-D
Two dimensional
Không gian 2 chiều
3
3-D
Three dimensional
Không gian 3 chiều
4
CRT
Comformal Radiation Therapy
Xạ trị theo hình dạng khối u
5
CT
Computed Tomography
Chụp ảnh cắt lớp
6
CTV
Clinical Target Volume
Thể tích bia lâm sàng
7
DRR
Digital Reconstruction Radiograph
Máy tia X tái tạo bằng kỹ thuật số
8
DVH
Dose Volume Histogram
Biểu đồ thể tích – liều lượng
9
EPID
Electron Portal Imaging Device
Thiết bị tạo ảnh điện tử
10
GTV
Gross Tumor Volume
Thể tích khối u thơ
11
IAEA
Cơ quan năng lượng ngun tử
thế giới
12
IMRT
Intermational Atomic Energy
Agency
Intensity Modulated Radiation
Therapy
13
ITV
Internal Target Volume
Thể tích bia bên trong
14
MLC
Multileaf Collimator
Collimator đa lá
15
MRI
Magnetic Resonance Imaging
Chụp ảnh cộng hưởng từ
16
MU
Monitor Unit
Đơn vị thay thế liều
17
PET
Position Emission Tomography
Chụp ảnh cắt lớp bằng đồng vị
phát xạ positron
18
PTV
Planing Target Volume
Thể tích bia lập kế hoạch
19
QA
Quality Assurance
Đảm bảo chất lượng
Xạ trị điều biến liều
20
QC
Quality Control
Kiểm sốt chất lượng
21
RF
Radiofrequency
Tần số song vơ tuyến
22
SAD
Source to Axis Distance
Khoảng cách từ nguồn tới tâm bia
Single Photon Emission Computed
Tomography
Chụp ảnh cắt lớp bằng đồng vị
phát xạ đơn photon
23 SPECT
24
SSD
Source to Surface Distance
Khoảng cách từ nguồn đến da
25
TCP
Tumor Control Probability
Xác xuất kiểm soát khối u
26
TLD
Thermoluminescence Dosimetry
Máy đo liều nhiệt phát quang
27
TPS
Treatment Planning System
Hệ thống lập kế hoạch điều trị
MỤC LỤC
Trước hết, em xin trân trọng gửi tới Khoa Xạ trị – Bệnh viện ung bướu trung ương – Hà Nội lời
cảm ơn chân thành vì sự giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình làm đồ án tốt
nghiệp tại Khoa.....................................................................................................................................1
Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Xuân Kử, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ
bảo em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp.....................................................................................1
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Viện Kỹ thuật hạt nhân và Vật lý môi trường – Đại học
Bách khoa Hà Nội đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian
học tập tại trường................................................................................................................................1
Được sự giúp đỡ của các thầy cô và cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành bản đồ
án tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu quy trình ứng dụng hệ Collimator đa lá- MLC trong kỹ thuật xạ
trị ba chiều 3D-CRT”.............................................................................................................................1
Do thời gian thực tập có hạn nên trong bản đồ án tốt nghiệp của em sẽ khơng tránh khỏi sai sót.
Em rất mong được sự góp ý và hướng dẫn của các thầy cô!..............................................................1
LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ.................................................3
1.1. Thế nào là ung thư............................................................................................................................3
1.2. Các phương pháp điều trị ung thư...................................................................................................4
1.2.1. Phẫu thuật.................................................................................................................................4
1.2.2. Xạ trị...........................................................................................................................................5
1.2.3. Hóa trị........................................................................................................................................6
1.3. Cơ sở của xạ trị ung thư....................................................................................................................7
CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ XẠ TRỊ.................................................................................................................9
2.1. Máy xạ trị Cobalt-60..........................................................................................................................9
2.2. Máy gia tốc tuyến tính- LINAC........................................................................................................11
CHƯƠNG III: COLLIMATOR ĐA LÁ –MLC....................................................................................................16
TRONG MÁY XẠ TRỊ UNG THƯ...................................................................................................................16
3.1. Nguyên lý và cấu tạo máy gia tốc thẳng.........................................................................................16
3.1.1. Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ khối của máy gia tốc thẳng trong xạ trị............................................17
3.1.2. Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc trong xạ trị.................................................................20
3.2. Hệ thống collimator đa lá (MLC).....................................................................................................25
3.2.1. Nguyên lý hoạt động của MLC................................................................................................26
3.2.2. Cấu trúc hình học và đặc tính cơ khí......................................................................................27
3.2.3. Vị trí MLC trong hệ chuẩn trực trên máy gia tốc....................................................................32
3.2.4. Đặc tính vật lý..........................................................................................................................33
CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT XẠ TRỊ 3D-CRT BẰNG MÁY GIA TỐC ELEKTA VỚI HỆ COLLIMATOR
ĐA LÁ - MLC................................................................................................................................................38
4.1. Xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u (3D- CRT)............................................................................39
4.2. Phương pháp xạ trị bằng máy gia tốc Elekta với hệ MLC...............................................................45
4.2.1. Phương pháp...........................................................................................................................45
Kích thước trường chiếu cực tiểu, cực đại.......................................................................................45
Bề rộng của mỗi lá.............................................................................................................................45
Khoảng cách chuyển động qua tâm của mỗi lá................................................................................45
Khả năng hai lá gần đối diện có thể đi ngược chiều nhau...............................................................45
4.2.2. Phần mềm lập kế hoạch xạ trị XiO..........................................................................................47
4.3. Một số ứng dụng lâm sàng của kỹ thuật 3D-CRT được áp dụng trên máy gia tốc với hệ MLC....48
4.3.1. Ung thư phổi...........................................................................................................................48
Kĩ thuật xạ trị 3-D CRT.......................................................................................................................48
Ứng dụng lâm sàng : Bệnh nhân X.Phạm.T, tuổi 60..........................................................................50
4.3.2. Ung thư vú...............................................................................................................................54
Kĩ thuật xạ trị 3-D CRT.......................................................................................................................55
Ứng dụng lâm sàng : Bệnh nhân V. Thị. H, tuổi 45...........................................................................57
Kết luận chương 4......................................................................................................................................61
KẾT LUẬN CHUNG.......................................................................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................65
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay trong y học, cùng với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, khoa học
máy tính, các đồng vị phóng xạ, các thiết bị phát tia X đang được ứng dụng rộng rãi
trong chẩn đoán và điều trị, đem lại hiệu quả to lớn, góp phần cứu chữa người bệnh,
nhất là các bệnh nhân ung thư.
Ứng dụng bức xạ ion hoá vào điều trị ung thư (xạ trị) bắt đầu từ những năm đầu
của thế kỷ trước, khi người ta dùng kim Radium phóng xạ cắm vào khối u để tiêu diệt
tế bào ung thư. Cho đến những năm 1950, máy xạ trị Cobalt-60 đã được ứng dụng
chiếu xạ ngoài điều trị ung thư đạt hiệu quả tốt. Xạ trị trở thành một trong ba phương
pháp chính thống điều trị ung thư (cùng với phẫu thuật và hoá trị). Ở những nước tiên
tiến như Mỹ, Anh có tới trên 60% bệnh nhân ung thư được điều trị bằng xạ trị.
Trong vài ba thập kỷ vừa qua, máy gia tốc y học (medical linear accelerator LINAC) đã trở thành thiết bị chiếm ưu thế trong điều trị ung thư bằng bức xạ ion hố.
Đã có năm thế hệ máy gia tốc khác nhau:
- Máy gia tốc tia X, photon năng lượng thấp.
- Máy gia tốc hai loại bức xạ: tia X, photon năng lượng trung bình và bức xạ
electron.
- Máy gia tốc hai loại búc xạ: tia X, photon năng lượng cao và bức xạ electron.
- Máy gia tốc hai chùm tia năng lượng cao, điều khiển hoạt động bằng máy tính,
có hệ thống collimator đa lá (MLC).
- Và mới đây nhất là máy gia tốc với hai loai bức xạ photon và bức xạ electron
năng lượng cao, xa trị ba chiều theo hình dạng khối u với hệ collimator đa lá (3D-CRT
- Conformal RadioTherapy ).
Vấn đề quan trọng nhất khi chiếu các bức xạ ion hóa vào cơ thể là tính tốn liều
sao cho liều gây cho tế bào lành là nhỏ nhất và liều lớn nhất gây ra tại bia chiếu. Để
đảm bảo điều này, hàng loạt các kỹ thuật mới đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng
1
như: kỹ thuật xạ trị ba chiều 3D-CRT, kỹ thuật xạ trị điều biến liều, kỹ thuật xạ trị định
vị, kỹ thuật xạ trị cắt lớp …
Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu này, em thực hiện đề tài : “Tìm hiểu
quy trình ứng dụng hệ Collimator đa lá - MLC trong kỹ thuật xạ trị ba chiều 3D
-CRT”. Đây là một kỹ thuật mới trên thế giới và đang được nghiên cứu, ứng dụng tại
Việt Nam.
Mục đích đề tài :
1/ Tìm hiểu về máy gia tốc tuyến tính LINAC trong điều trị ung thư.
2/ Tìm hiểu các đặc tính vật lý của hệ collimator đa lá và ứng dụng trong kỹ
thuật xạ trị 3 chiều theo hình dạng khối u 3D-CRT.
Ngồi phần mở đầu và kết luận, bài luận văn được chia thành bốn phần :
Chương 1: Tổng quan về ung thư và các phương pháp điều tri
Chương 2: Thiết bị xạ trị
Chương 3: Collimator đa lá - MLC trong máy gia tốc xạ trị ung thư
Chương 4: Ứng dụng kỹ thuật xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u (3DCRT) bằng máy gia tốc Elekta với hệ MLC
2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG
PHÁP ĐIỀU TRỊ
1.1. Thế nào là 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 tự nhiên và chịu sự quản lý chặt chẽ của cơ thể.
Cơ thể dùng quy luật này để kiểm sốt và duy trì số lượng tế bào ở mỗi cơ quan ở mức
ổn định. Ngược lại, các tế bào ung thư là các tế bào bất thường, được sinh ra không
chịu 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 rối loạn tế bào, 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, các cơ quan của cơ thể sống.
Như vậy, ung thư là bệnh của tế bào. Trong cơ thể chúng ta, nơi nào có tế bào
sống, nơi đó có thể có ung thư. Tóc, lơng, móng là chất sừng, khơng phải là tế bào sống
nên khơng có ung thư.
Các tế bào ung thư là các tế bào bất thường và chết theo một nhịp độ nhanh hơn
các tế bào bình thường, khơng cân bằng với mức độ sinh sản ra các tế bào mới quá
nhanh. Do đó, khối lượng mô ung thư ngày càng lớn. Sự mất qn bình này do hai yếu
tố chính: các bất thường di truyền trong tế bào ung thư và sự bất lực của tế bào chủ
trong việc tiêu diệt các tế bào này.
Sự không cân bằng giữa mức độ sinh sản ra các tế bào mới và tế bào chết đi là
nguyên nhân dẫn đến tế bào ung thư ngày càng lớn, chúng tạo thành những khối u ung
thư. Có thể chia khối u ung thư thành hai loại: U lành tính và u ác tính. U lành thường
khơng gây nguy hiểm đến tính mạng người bệnh và có thể điều trị bằng phương pháp
phẫu thuật. Những tế bào ung thư là ác tính có thể xâm lấn và chèn ép các cơ quan
xung quanh làm cho quá trình trao đổi chất của chúng trở nên rối loạn. Ngoài ra, một
3
số tế bào ung thư còn có thể theo mạch máu và hệ thống 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 các cơ quan
giữ chức năng quan trọng, điều hòa sự sống như não, phổi, gan, thận khiến các cơ quan
này khơng còn được thực hiện đúng chứa năng của nó và dẫn đến gây tử vong cho
người bệnh. Căn bệnh có tỉ lệ tử vong hang đầu và chiếm gần một phần năm tổng các
ca tử vong trên tồn thế giới chính là ung thư. Như vậy, ung thư là một căn bệnh tất
nguy hiểm và cần phải được điều trị kịp thời khi mắc phải.
1.2. Các phương pháp điều trị ung thư
Hiện nay có ít nhất ba phương pháp chính điều trị ung thư . Đó là: phẫu thuật,
xạ trị và hóa trị. Ngồi 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 hồn tồn phụ thuộc vào
đặc điểm 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 làm tổn thương ít nhất có thể cho tế bào bình thường xung quanh.
1.2.1. Phẫu thuật
Là phương pháp điều trị cổ điển nhất nhưng cũng rất hữu hiệu, đặc biệt là với
ung thư khu trú ở một phần nào đó của cơ thể. Khi phẫu thuật, tế bào ung thư được lấy
đi càng nhiều càng tốt. Đôi khi tế bào lành cũng bị cắt bỏ để chắc chắn là tế bào ung
thư lẫn vào đó sẽ được loại hết. Phương pháp này hiệu quả nhất với các khối u lành
tính hoặc khơng di căn. Thông thường phẫu thuật được can thiệp, sau đó phải dùng kết
hợp với các phương pháp khác.
4
1.2.2. Xạ trị
Là phương pháp sử dụng bức xạ ion hóa 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 còn e ngại ung thư tái phát, 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 loại chủ yếu: xạ trị chiếu
ngoài và xạ trị áp sát( Exfermaltherapy and Brachytherapy).
Xạ trị chiếu ngoài (xạ trị từ xa): là phương pháp sử dụng: máy phát tia –X, máy
xạ trị cobalt-60, máy gia tốc tuyến tính LINAC, để hướng chùm bức xạ năng lượng cao
vào nơi bị ung thư đã được xác định theo các trường điều trị nhất định.
Cho tới thời điểm hiện nay, xạ trị ngồi có ba kỹ thuật chính:
Kỹ thuật xạ trị thơng thường (conventional Radiotherapy): kỹ thuật này phổ
biến trước đây.
Kỹ thuật xạ trị theo hình dạng khối u (3-D CRT: three dimension Conformal
RadioTherapy): Với việc sử dụng ống chuẩn trực đa lá MLC, chùm bức xạ phát ra có
thể được điểu chỉnh theo hình dạng bất kì của khối u.
Kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ bức xạ (IMRT- Intensity Modulation Radio
Therapy): Đây là kỹ thuật xạ trị tiên tiến nhất hiện nay, hình dáng chùm tia khơng
những có thể điều chỉnh để ơm khít khối u mà cường độ bức xạ chùm tia phát ra còn có
thể điều biến được trên từng vùng tế bào khác nhau trong khối u.
Xạ trị áp sát (Brachytherapy): là kỹ thuật điều trị mà khoảng cách giữa nguồn
phóng xạ và các tế bào ung thư là rất nhỏ. Nguồn phát xạ phát ra từ nguồn Ir-192 có
mức năng lượng phơton trung bình là 0.38MeV và chu kỳ bán rã là 74 ngày được đưa
vào cơ thể ngay tại vị trí của khối u.
5
Hình 1.1. Máy phát nguồn dùng trong xạ trị áp sát
Mục đích của xạ trị luôn là làm sao để đưa một liều bức xạ hợp lý vào khối u để
tiêu diệt được nhiều nhất các tế bào ung thư, trong khi đó phải giảm thấp nhất đến mức
có thể liều bức xạ vào các cơ quan dễ tổn thương cho tế bào lành ở xung quanh là ít
nhất.
Để làm được điều này ta phải tính tốn chính xác, che chắn bức xạ phù hợp khi
điều trị. Các kỹ thuật xạ trị cũng như các phụ kiện kèm theo Máy xạ trị(máy cobalt,
máy gia tốc thẳng) như: lọc nêm, dụng cụ bù trừ, block... thường được sử dụng để tối
ưu quy trình này.
1.2.3. Hóa trị
Là phương pháp sử dụng hóa chất (các loại thuốc đặc hiệu chống ung thư) để
điều trị ung thư. Nó được dùng khi ung thư đã lan rộng ra ngồi vị trí ban đầu hoặc có
di căn ở nhiều vị trí. 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
khơng có sự phân bào thì tế bào ung thư sẽ bị tiêu diệt, khối u teo lại.
6
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 hóa trị; xạ trị kết hợp với hóa trị.
1.3. Cơ sở của xạ trị ung thư
Cơ sở của việc dùng bức xạ ion hóa để điều trị ung thư bao gồm cả cơ sở sinh
học với đặc trưng trong quá trình phân chia của tế bào và cơ sở vật lý là kết quả tương
tác của chùm bức xạ với vật chất, cụ thể hơn đó là cơ thể người bệnh.
Khi bức xạ tác dụng lên cơ thể, chủ yếu gây ra tác dụng ion hóa, tạo ra các cặp
ion có khả năng phá hoại cấu trúc phân tử của các tế bào, làm tế bào bị biến đổi hay
hủy diệt. trong cơ thể con người, nước chiếm tới trên 70%. Khi bị chiếu xạ, H 2O trong
tế bào bị phân chia thành H + và OH-. Bản thân các cặp H +, OH- này tạo thành các bức
xạ thứ cấp, tiếp tục phá hủy tế bào, sự phân chia tế bào sẽ chậm đi hoặc dừng lại. Quá
trình trình tương tác này có thể được chia làm hai loại. Đó là tác động trực tiếp hoặc tác
động gián tiếp tới DNA của tế bào.
Tác động trực tiếp: Bức xạ ion hóa trực tiếp tác động lên DNA, làm cho cấu trúc
DNA bị sai hỏng.
Tác động gián tiếp: Bức xạ ion hóa tương tác với các phân tử nước trong cơ thể
sinh vật tạo ra các gốc tự do:
╔> Kích thích H2O H2O• H• + OH•
Bức xạ ion hóa ==> H2O ╣
╚> Iơn hóa H2O
H2O+ H+ + OH•
H2O- OH- + H•
H2O + e 2H + O-
7