Một số kĩ thuật xạ trị

MỤC LỤC

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ... iii

Danh mục các bảng ... iv Danh mục các hình vẽ, đồ thị ... v CHƢƠNG 1: UNG THƢ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ ... 3 1.1. Tổng quan về ung thƣ ... 3 1.2. Các phƣơng pháp điều trị ung thƣ ... 3 1.3. Cơ sở xạ trị ung thƣ ... 4 1.3.1. Cơ sở sinh học ... 4 1.3.2. Cơ sở vật lý ... 6

1.3.2.1. Tƣơng tác của bức xạ ion hoá lên tổ chức sinh học ... 6

1.3.2.2. Cơ chế tác dụng sinh học của bức xạ ion hoá ... 7

1.4. Các loại hình điều trị bằng bức xạ ... 9

1.4.1. Điều trị bằng nguồn xa ... 9

1.4.2. Điều trị áp sát ... 10

CHƢƠNG 2: MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH VÀ KỸ THUẬT XẠ TRỊ 3D-CRT TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƢ ... 12

2.1. Những hạn chế của máy xạ trị cobalt trong điều trị ... 12

2.2. Tổng quan về máy gia tốc tuyến tính ... 14

2.2.1. Cấu tạo máy gia tốc tuyến tính ... 15

2.2.2. Nguyên lý hoạt động ... 16 2.3. Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT... 17 2.3.1. Hệ thống lập kế hoạch điều trị TPS ... 18 2.3.2. Quy trình thực hành lâm sàng kỹ thuật xạ trị 3D-CRT ... 18 2.3.2.1. Đánh giá bệnh nhân và quyết định xạ trị ... 19 2.3.2.2. Cố định tƣ thế bệnh nhân ... 19 2.3.2.3. Mô phỏng ... 20 2.3.2.4. Ghi nhận và xử lý hình ảnh bệnh nhân ... 21

2.3.2.6. Thiết lập trƣờng chiếu và sử dụng các thiết bị hỗ trợ ... 25

2.3.2.7. Tính toán liều lƣợng và phân bố liều ... 25

2.3.2.8. Đánh giá kế hoạch ... 26

CHƢƠNG 3: KỸ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƢỜNG ĐỘ JO-IMRT ... 29

3.1. Nguyên lý của kỹ thuật xạ trị điều biến cƣờng độ IMRT ... 30

3.2. Bài toán lập kế hoạch ngƣợc trong kỹ thuật xạ trị IMRT ... 33

3.2.1. Bài toán lập kế hoạch xuôi và lập kế hoạch ngƣợc ... 33

3.2.2. Quy trình và các mô hình tối ƣu hóa trong kỹ thuật IMRT ... 37

3.3. Mô hình tối ƣu hóa theo liều ... 41

3.3.1. Hàm mục tiêu ... 42 3.3.1.1. Công thức toán học ... 42 3.3.1.2. Cơ sở xây dựng hàm mục tiêu... 44 3.3.2. Mục tiêu về liều lƣợng ... 45 3.3.3. Mục tiêu liều lƣợng-thể tích ... 47 3.3.4. Mục tiêu về EUD ... 48 3.3.5. Hệ số quan trọng ... 50

3.4. Thuật toán tối ƣu hóa trực tiếp độ mở (DAO) ... 50

CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT XẠ TRỊ JO-IMRT VÀ KẾT QUẢ ĐO THỰC NGHIỆM TẠI BỆNH VIỆN ĐA KHOA ĐỒNG NAI ... 55

4.1. Trang thiết bị cần thiết để triển khai kỹ thuật xạ trị JO-IMRT ... 55

4.2. Quy trình kỹ thuật xạ trị điều biến cƣờng độ (JO-IMRT) ... 55

4.2.1. Lập kế hoạch xạ trị JO-IMRT với phần mềm Prowess panther ... 56

4.2.2. Quy trình đo liều kiểm tra chất lƣợng (QA) cho JO-IMRT ... 60

4.3. Kết quả lập kế hoạch xạ trị JO-IMRT và kết quả QA ... 64

4.4. Kết luận ... 70

KẾT LUẬN ... 71

KIẾN NGHỊ ... 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 73

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 3D-CRT: Three dimensional conformal radiotherapy

AFC: Automatic frequency control

CT: Computed comography

CT SIM: Computed tomography simulation CTV: Clinical target volume

DAO: Direct aperture optimazation

DICOM: Digital imaging and communications in medicine DNA: Deoxyribo nucleic acid

DVH: Dose volume histogram EUD: Equivalent uniform dose

GTV: Gross tumor volume

IAEA: International atomic energy agency

ICRU: International commission on radiation units IGRT: Image guided radiation therapy

IMRT: Intensity modulated radiation therapy MLC: Multileaf collimator

MRI: Magnetic resonance imaging

NTCP: Normal tissue complication probability

OAR: Organs at risk

PET: Position emission tomography PTV: Planning target volume

RNA: Ribonucleic acid

SAD: Source axis distance

SPECT: Single photon emission computed tomography SSD: Source surface distance

TCP: Tumor control probability

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Kết quả so sánh liều hấp thụ giữa 2 kế hoạch JO-IMRT và 3D-CRT ... 66 Bảng 4.2: Sai số giữa liều tính và liều đo của bệnh nhân Nguyễn Thị M, ung thƣ vòm tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai ... 67 Bảng 4.3: Sai số giữa liều tính và liều đo của bệnh nhân ung thƣ vòm tại bệnh viện K-Hà Nội ... 67 Bảng 4.4: Sai số giữa liều tính và liều đo tại bệnh viện Bạch Mai-Hà Nội ... 68 Bảng 4.5: Sai số giữa liều tính và liều đo của bệnh nhân Trần Văn H, ung thƣ vòm tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai ... 70

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Chu kỳ tế bào ... 5

Hình 2.1: Máy gia tốc tuyến tính tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai ... 14

Hình 2.2: Cấu tạo máy gia tốc tuyến tính ... 15

Hình 2.3: Kỹ thuật xạ trị thông thƣờng 2D (a) và kỹ thuật xạ trị 3D-CRT (b) ... 17

Hình 2.4: Quy trình lập kế hoạch xạ trị ... 19

Hình 2.5: Hệ thống máy CT mô phỏng tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai ... 20

Hình 2.6: Các vùng thể tích khác nhau cần xác định theo ICRU ... 23

Hình 3.1: So sánh phân bố liều lƣợng giữa kế hoạch 3D (trái) và IMRT (phải) ... 30

Hình 3.2: Phân bố liều của kỹ thuật xạ trị 3D-CRT và IMRT ... 31

Hình 3.3: Hình dạng chùm tia đƣợc tạo ra bởi MLC (trái) và Jaw (phải) ... 32

Hình 3.4: Bản đồ liều lƣợng phức hợp ... 32

Hình 3.5: Bài toán kế hoạch xuôi ... 33

Hình 3.6: Bài toán lập kế hoạch ngƣợc ... 34

Hình 3.7: Nguồn đƣợc chia thành nhiều chùm tia đơn vị ... 36

Hình 3.8: Quy trình tối ƣu hóa trong kỹ thuật IMRT ... 38

Hình 3.9: Chùm tia và cơ thể bệnh nhân đƣợc chia thành nhiều phần nhỏ ... 43

Hình 3.10: Đặt điều kiện cho bài toán ngƣợc ... 46

Hình 3.11: Đồ thị mục tiêu liều-thể tích ... 48

Hình 3.12: Quy trình thuật toán DAO ... 51

Hình 3.13: Bƣớc đầu tiên trong quá trình tối ƣu ... 52

Hình 3.14: Cực tiểu địa phƣơng và cực tiểu toàn cục ... 53

Hình 3.15: Các phân đoạn trƣờng chiếu (segment) và bản đồ cƣờng độ ... 54

Hình 4.1: Quy trình kỹ thuật xạ trị JO-IMRT ... 56

Hình 4.2: Các trƣờng chiếu: 720, 1000, 1550, 1800, 2100, 2650, 3000 ... 57

Hình 4.3: Biểu diễn các hàm mục tiêu trong phần mềm Prowess panther ... 58

Hình 4.4: Đƣờng DVH thay đổi khi điều chỉnh trọng số của PTV ... 59

Hình 4.5: Đƣờng DVH của kế hoạch cuối cùng ... 59

Hình 4.8: Sơ đồ hệ đo kiểm tra chất lƣợng... 62

Hình 4.9: Vị trí các điểm đo liều trong kế hoạch QA JO-IMRT ... 62

Hình 4.10: Thiết lập plastic phantom đo hệ số hiệu chỉnh máy ... 63

Hình 4.11: Liều tính toán và liều đo đƣợc tại điểm khảo sát. ... 64

Hình 4.12: Hình ảnh lát cắt CT đã đƣợc xác định GTV, CTV ... 65

Hình 4.13: So sánh kế hoạch xạ trị JO-IMRT và 3D-CRT ... 65

Hình 4.14: So sánh 2 DVH: JO-IMRT (nét đứt) và 3D-CRT (nét liền) ... 66

Hình 4.15: Đƣờng isodose kế hoạch JO-IMRT bao sát khối u hơn 3D-CRT ... 69

MỞ ĐẦU

Nhờ vào sự phát triển của khoa học và công nghệ, thời gian qua đã có rất nhiều kỹ thuật hiện đại giúp điều trị ung thƣ đạt hiệu quả cao và cứu sống đƣợc rất nhiều bệnh nhân. Hiện nay, chúng ta có nhiều phƣơng pháp để điều trị cho bệnh nhân ung thƣ nhƣ phẫu thuật, hóa chất, xạ trị,... Tuy nhiên, xạ trị vẫn là một trong những phƣơng pháp phổ biến đối với hầu hết các loại ung thƣ.

Có thể nói, xạ trị là một trong những ngành ứng dụng kỹ thuật hạt nhân vào y học mạnh mẽ nhất. Các kỹ thuật xạ trị hiện tại có những tiến bộ vƣợt bậc và giúp cho sự phân bố liều tối ƣu tại thể tích bia (khối u), đồng thời giảm đến mức tối thiểu sự nguy hại cho các tổ chức lành liên quan. Từ kỹ thuật phân bố hai chiều (2-D); ba chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT) đến xạ trị điều biến cƣờng độ (IMRT); xạ trị dƣới sự hƣớng dẫn của hình ảnh (IGRT); xạ trị cắt lớp (tomotherapy) và xạ trị bằng hạt nặng (heavy ion),... đã và đang đƣợc ứng dụng rộng rãi tại nhiều nƣớc trên Thế Giới.

Kỹ thuật xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT) là một kỹ thuật đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay tại các trung tâm xạ trị trong cả nƣớc. Tuy nhiên, kỹ thuật này có một vài hạn chế nhất định trong việc xác định sự phân bố liều, nhất là với những trƣờng hợp khối u có hình dạng phức tạp và áp sát các vùng cơ quan lành cần bảo vệ. Trong đề tài này chúng tôi trình bày kỹ thuật xạ trị điều biến cƣờng độ (IMRT). Kỹ thuật này đã đƣợc thừa nhận và ứng dụng rộng rãi trong lâm sàng với hệ thống máy có ống chuẩn trực đa lá (MLC). Nhƣng đối với một số hệ thống máy gia tốc không có MLC vẫn có thể thực hiện kỹ thuật IMRT chỉ với bốn lá ngàm (jaw only). Kỹ thuật này là kỹ thuật JO-IMRT đƣợc tích hợp trong phần mềm lập kế hoạch xạ trị Prowess panther và đã đƣợc áp dụng tại Trung tâm ung bƣớu-bệnh viện Bạch Mai từ năm 2008 đến nay. Mục đích của luận văn là nghiên cứu nhằm ứng dụng, triển khai kỹ thuật xạ trị JO-IMRT tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai.

Nội dung của luận văn này gồm 4 chƣơng

Chƣơng 1: Ung thƣ và các phƣơng pháp điều trị. Trong chƣơng này trình bày về cơ sở của xạ trị cũng nhƣ cơ sở diệt tế bào ung thƣ bằng bức xạ ion hóa.

Chƣơng 2: Máy gia tốc tuyến tính và kỹ thuật xạ trị 3D-CRT trong điều trị ung thƣ: Trình bày sơ lƣợc về cấu tạo, nguyên lý của máy gia tốc tuyến tính sử dụng trong xạ trị, và những hạn chế của kỹ thuật xạ trị 3D-CRT.

Chƣơng 3: Kỹ thuật xạ trị điều biến cƣờng độ JO-IMRT: Trong chƣơng này chúng tôi trình bày tổng quan về kỹ thuật xạ trị điều biến cƣờng độ (IMRT), các mô hình tối ƣu hóa trong kỹ thuật xạ trị IMRT, thuật toán tối ƣu hóa.

Chƣơng 4: Ứng dụng kỹ thuật xạ trị JO-IMRT và kết quả đo thực nghiệm tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai: Trình bày về việc lập kế hoạch, đo kiểm tra trên thực tế để đánh giá độ chính xác, tin cậy của kỹ thuật xạ trị điều biến cƣờng độ JO-IMRT, so sánh kết quả đo tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai với kết quả đo tại bệnh viện Bạch Mai và bệnh viện K.

CHƢƠNG 1

UNG THƢ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ 1.1. Tổng quan về ung thƣ

Ung thƣ là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong cho con ngƣời trên toàn cầu. Hiện nay, việc phòng chống ung thƣ đi vào ba hƣớng chính: Phòng bệnh, phát hiện sớm và ứng dụng khoa học công nghệ hiện đại vào điều trị ung thƣ. Việc điều trị ung thƣ căn cứ vào nhiều yếu tố nhƣ cơ quan, vị trí bị ung thƣ, thể giải phẫu bệnh lý, giai đoạn bệnh, cũng nhƣ tình trạng chung của bệnh nhân. Phát hiện sớm cũng nhƣ chẩn đoán đúng giai đoạn bệnh có ý nghĩa tiên quyết trong việc quyết định phƣơng pháp điều trị để đem lại hiệu quả cao cho ngƣời bệnh.

Trên Thế Giới, theo số liệu của Tổ chức Ung thƣ Mỹ công bố thì năm 2007 có khoảng 7,6 triệu ngƣời chết do bệnh ung thƣ. Ngoài ra còn có 12 triệu ngƣời mang trong ngƣời căn bệnh ung thƣ trên toàn Thế Giới. Còn theo Tổ chức kiểm soát ung thƣ Thế Giới thì trong năm 2005, tỉ lệ ngƣời chết do bệnh ung thƣ là 13% trong tổng số 58 triệu ngƣời chết trên Thế Giới. Trong đó khoảng hơn 70% số ngƣời chết vì bệnh ung thƣ xảy ra ở các nƣớc có thu nhập thấp và trung bình. Theo ƣớc tính thì số ngƣời chết vì ung thƣ sẽ tiếp tục tăng khoảng 9 triệu ngƣời vào năm 2015 và 11,4 triệu ngƣời trong năm 2030 [4].

Tại Việt Nam, theo nghiên cứu của GS.Nguyễn Bá Đức thì ung thƣ vẫn là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu, mỗi năm có khoảng 150.000 ngƣời mắc bệnh ung thƣ mới và khoảng 75.000 ngƣời tử vong vì bệnh này. Theo ƣớc tính đến năm 2010 số ngƣời mắc bệnh là 200.000 và tử vong là 100.000 ngƣời [4].

1.2. Các phƣơng pháp điều trị ung thƣ

Hiện nay có 3 phƣơng pháp điều trị ung thƣ: Phẫu thuật, xạ trị, hóa trị. Ngoài ra có thể điều trị kết hợp các phƣơng pháp để đạt đƣợc hiệu quả mong muốn.

Phẫu thuật: Là phƣơng pháp điều trị ung thƣ cổ điển nhất. Khi phẫu thuật, các

tế bào ung thƣ đƣợc lấy đi càng nhiều càng tốt. Đôi khi những tế bào lân cận xung quanh khối u cũng đƣợc cắt bỏ để đảm bảo chắc chắn tế bào ung thƣ đƣợc loại bỏ hoàn toàn. Phƣơng pháp này hiệu quả cho những khối u còn khu trú, chƣa di căn.

Xạ trị: Là phƣơng pháp sử dụng bức xạ ion hóa để tiêu diệt khối u. Về cơ bản,

xạ trị đƣợc chia ra làm 2 loại: Xạ trị ngoài và xạ trị trong.

Hóa trị: Là phƣơng pháp sử dụng hóa chất để điều trị ung thƣ. Nó đƣợc dùng

khi ung thƣ đã lan ra ngoài vị trí ban đầu, di căn ở nhiều nơi, hoặc khối u đã quá lớn. 1.3. Cơ sở xạ trị ung thƣ

1.3.1. Cơ sở sinh học

Tế bào là đơn vị căn bản của cơ thể. Nhiều tế bào họp lại thành mô: Mô sợi, mô mỡ, mô cơ, mô liên kết, mô xƣơng, mô sụn, mô thần kinh…, nhiều mô hợp thành cơ quan: Tim, phổi, mắt, mũi, tay, chân, ruột, gan,… các cơ quan tạo thành cơ thể sống. Do nhu cầu hoạt động của các cơ quan, nhất là để bù đắp cho các tế bào già cỗi chết đi, các tế bào phải sinh sản thêm bằng cách phân chia thành 2 tế bào con. Quá trình phân chia tế bào gọi là chu kỳ tế bào [1].

Chu kỳ tế bào là chuỗi các sự kiện liên quan đến sự sao chép DNA (deoxyribo nucleic acid) và sự phân bố cân bằng của nó đối với các thế hệ tế bào con cháu đƣợc sinh ra do sự phân chia. Sự phân chia tế bào đƣợc diễn tiến qua một số giai đoạn (còn gọi là pha). Tất cả các tế bào, kể cả ác tính và không ác tính trong quá trình đều trải qua 5 pha của chu kỳ tế bào đó là G0, G1, S, G2 và M (hình 1.1).

Pha G₀ (pha nghỉ sau phân bào). Pha G₀ là giai đoạn trong chu kỳ khi mà các tế bào có khả năng thay mới bình thƣờng và không tăng sinh. Trong pha này, các tế bào hình thành mọi chức năng, ngoại trừ những chức năng liên quan tới tăng sinh. Pha này gồm cả các tế bào đang phân chia lẫn các tế bào đang trong trạng thái nghỉ. Các tế bào bình thƣờng trong pha G0 đƣợc hoạt hoá chỉ bằng một kích thƣớc nào đó để đi vào chu kỳ tái sinh sản nghĩa là sự chết của tế bào cùng loại.

Pha G₁ là pha phát triển hoặc giai đoạn sau phân bào/tiền tổng hợp. Pha G₁ diễn ra trong khoảng từ 12-14 giờ, kéo dài từ khi hoàn thiện sự phân chia tế bào trƣớc đó cho tới thời điểm bắt đầu sao chép nhiễm sắc thể. Các tế bào mang theo các chức năng sinh lý đƣợc phân công của chúng và tổng hợp các protein và axit ribonucleic (RNA). Pha G1 là sự khởi đầu, sẵn sàng cho các tế bào chuẩn bị bƣớc vào giai đoạn tổng hợp - pha S.

Pha S (tổng hợp). Trong pha tổng hợp, kéo dài khoảng từ 7-20 giờ, RNA đƣợc tổng hợp và đó là cơ sở cho sự tổng hợp nên DNA. Sự tổng hợp DNA chỉ đƣợc thực hiện ở pha này. Các tế bào dễ bị tổn thƣơng nhất trong pha S này.

Hình 1.1: Chu kỳ tế bào

Pha G₂ (pha tiền phân bào). Pha G₂ kéo dài từ 1- 4 giờ, nằm trong những giai đoạn hoạt động tƣơng đối yếu vì các tế bào chờ đợi để đi vào pha phân bào, pha này bao gồm khoảng thời gian từ khi kết thúc sự tổng hợp DNA cho đến khi bắt đầu sự phân chia tế bào. Đôi khi tổng hợp protein bổ sung có thể xảy ra trong pha G₂ này, nhƣng chủ yếu pha này tổng hợp nên các cấu trúc protein chứ không phải thành các enzym. Một vài tổng hợp RNA bổ sung có thể xảy ra trong pha này.

Pha M (sự phân bào). Trong pha M, từ 40 phút đến 2 giờ, diễn ra sự phân bào và phân chia các tế bào. Sự sao chép DNA phải đƣợc hoàn thiện trƣớc khi các tế bào đi vào chu kỳ phân bào. Sau phân ƣơ bào, các tế bào con hoặc sẽ quay về pha G₀ và ngừng phân chia, hoặc nếu có kích thích sự phân chia thì chúng sẽ đi vào pha G1 và tiếp tục chu kỳ sinh sản mới.

Các tế bào ung thƣ có khả năng kết thúc chu kỳ tế bào nhanh hơn bằng cách giảm khoảng thời gian trong pha G₁. Chúng rất ít khi đi vào hoặc ở lại pha G₀ của chu kỳ tế bào hơn các tế bào lành; bởi thế mà chúng phân chia một cách liên tục [5]. Đặc điểm của tế bào ung thƣ là nhạy cảm với các tia bức xạ hơn các tế bào khỏe mạnh bình thƣờng. Điều này có nghĩa là các tế bào ung thƣ rất yếu trong cơ chế sửa chữa những sai hỏng trên DNA so với các tế bào bình thƣờng. Khi đƣợc chiếu xạ

một liều thích hợp thì sẽ tiêu diệt đƣợc các tế bào ung thƣ này nhƣng vẫn đảm bảo khả năng phục hồi của các tế bào lành. Việc này đƣợc thực hiện bằng cách chia quá trình điều trị thành nhiều phân đoạn chiếu.

1.3.2. Cơ sở vật lý

1.3.2.1. Tƣơng tác của bức xạ ion hoá lên tổ chức sinh học

Bức xạ ion hoá khi gặp vật chất sẽ gây nên hiện tƣợng kích thích hoặc ion hóa các nguyên tử và phân tử cấu tạo. Nhƣ vậy năng lƣợng của bức xạ bị hao hụt, mật độ tia bị suy giảm và đƣờng đi có thể bị thay đổi. Kết quả là cƣờng độ bị suy giảm và hƣớng đi của chùm tia bị thay đổi. Sự thay đổi đó phụ thuộc nhiều vào bản chất tia, năng lƣợng tia và đặc điểm của vật chất mà nó đi qua. Tại khối vật chất mà tia đi qua do bị hấp thu năng lƣợng nên xảy ra những biến đổi trong đó. Sự biến đổi đó tuỳ thuộc rất nhiều vào hiện tƣợng kích thích và ion hoá. Dù cơ chế có khác nhau tùy loại tia nhƣng kết quả của sự tƣơng tác phụ thuộc trƣớc hết vào số lƣợng cặp ion đƣợc tạo ra trong vật chất trên đơn vị đƣờng đi [7].

a. Liều hấp thụ

Liều hấp thụ là năng lƣợng bị hấp thụ trên đơn vị khối lƣợng của đối tƣợng bị chiếu xạ. Theo định nghĩa ta có:

ht E D m    (1.1)

Trong hệ SI đơn vị của liều hấp thụ là J/kg hoặc erg/g. Đơn vị ngoại hệ là rad: 1rad = 100erg/g. Ngày nay ngƣời ta thƣờng dùng đơn vị Gray (Gy) 1Gy=100rad.

b. Liều chiếu

Liều chiếu của tia X hoặc tia gama là phần năng lƣợng của nó mất đi để biến đổi thành động năng của hạt mang điện trong một đơn vị khối lƣợng không khí, khí quyển ở điều kiện tiêu chuẩn. Ký hiệu D_ch.

ch Q D m    (1.2)

Trong hệ SI đơn vị liều chiếu là Coulomb trên kilôgam (C/kg). Đơn vị ngoại hệ là Rơnghen (R). Giữa R và C/kg có mối liên hệ sau.

1 R = 2,57976. 10-4 C/kg hay 1 C/kg  3876 R

Rơnghen là liều chiếu của chùm photon khi chiếu vào 1 cm3 _{không khí (tức} 1,293 mg) ở điều kiện tiêu chuẩn sẽ tạo ra một số ion mà điện tích tổng cộng các ion cùng dấu là một đơn vị điện tích (tức là khoảng 2,09 x 109 cặp ion). Rơnghen(R) là đơn vị trƣớc đây hay dùng trong y học phóng xạ và phóng xạ sinh học. Ngƣời ta còn gọi liều chiếu là liều biểu kiến.

c. Liều tương đương

Trong thực nghiệm cho thấy hiệu ứng sinh học gây bởi bức xạ không chỉ phụ thuộc vào liều hấp thụ mà còn phụ thuộc vào loại bức xạ. Một đại lƣợng đƣợc dùng là liều tƣơng đƣơng. Liều tƣơng đƣơng là liều hấp thụ trung bình trong mô hoặc cơ quan T do bức xạ r, nhân với hệ số trọng số phóng xạ tƣơng ứng Wr của bức xạ

Liều tƣơng đƣơng = Liều hấp thụ x Wr (1.3) Đơn vị của liều tƣơng đƣơng là J/Kg, rem hoặc sievert (Sv) với 1Sv=100rem.

d. Liều hiệu dụng

Các mô khác nhau nhận cùng một liều tƣơng đƣơng nhƣ nhau lại có tổn thƣơng sinh học khác nhau. Đó là do độ nhạy cảm phóng xạ của các mô khác nhau, để đặc trƣng cho tính chất này ngƣời ta đƣa ra khái niệm trọng số của mô WT. Liều hiệu dụng đƣợc tính.

Liều hiệu dụng = Liều tƣơng đƣơng x W_T (1.4) 1.3.2.2 . Cơ chế tác dụng sinh học của bức xạ ion hoá [1]

Ở các phần trên chúng ta đã khảo sát bản chất các hiện tƣợng vật lý trong quá trình tƣơng tác giữa bức xạ và vật chất. Tuy nhiên quá trình truyền năng lƣợng của bức xạ lên tổ chức sinh học và gây tác dụng ở đó có những cơ chế phức tạp hơn. Hiện nay ngƣời ta vẫn cho rằng có hai cơ chế tác dụng của bức xạ ion hóa lên tổ chức sinh học:

- Cơ chế tác dụng trực tiếp

Năng lƣợng của bức xạ trực tiếp chuyển giao cho các phân tử cấu tạo nên tổ chức sinh học mà chủ yếu là các đại phân tử hữu cơ, năng lƣợng đó gây nên các quá trình kích thích và ion hóa các nguyên tử, phân tử. Tiếp theo là các phản ứng hóa

học xảy ra giữa các phân tử mới tạo thành sau khi bị kích thích hoặc ion hóa. Hai giai đoạn này xảy ra rất nhanh. Các phân tử hữu cơ quan trọng bị tổn thƣơng gây nên các tác dụng sinh học tiếp theo nhƣ tổn thƣơng chức năng hoạt động, gây đột biến gen, hủy diệt tế bào, v.v...

Các quá trình kích thích và ion hóa các nguyên tử, phân tử, các phản ứng hóa học xảy ra giữa các phân tử trƣớc hết gây nên các tổn thƣơng tại đó và sau có thể lan truyền ra các phân tử khác ở xung quanh.

- Cơ chế tác dụng gián tiếp

Tuy nhiên với lý thuyết cơ chế tác dụng trực tiếp ngƣời ta không giải thích đƣợc một số kết quả thực nghiệm và quan sát thực tế. Ta biết nƣớc chiếm một tỷ lệ rất cao (70% đến 90%) trong các tổ chức sinh học. Vì vậy có thể xem tổ chức sinh học nhƣ một môi trƣờng bao gồm các phân tử hữu cơ và nƣớc. Do vậy có thể nghĩ rằng bên cạnh cơ chế tác dụng trực tiếp còn có một cơ chế khác không kém phần quan trọng với vai trò to lớn của các phân tử nƣớc làm trung gian. Đó là cơ chế tác dụng gián tiếp. Cơ chế gián tiếp của bức xạ ion hóa lên tổ chức sinh học là bức xạ ion hóa tác dụng lên các phân tử nƣớc, gây nên những biến đổi ở đó tạo ra các sản phẩm hóa học mới là các ion dƣơng hoặc âm (H2O-, H2O+, H+, OH-) và các phân tử ở trạng thái kích thích (H2O*, H*, OH*, HO2*, v.v...). Các phân tử ở trạng thái kích thích H*, OH* rất dễ kết hợp với nhau tạo ra các sản phẩm hóa học mới:

* * * 2 * * * 2 * * 2 2 H H H OH H H O OH OH H O      

H₂O₂ là một hợp chất rất độc đối với các phân tử hữu cơ vì đó là một chất oxy hóa rất mạnh. Trên thực tế lƣợng H2O2 đƣợc sản sinh ra nhiều hơn vì có các phản ứng sau đây nếu trong tổ chức có nhiều O2.

Hoặc:





Nếu hàm lƣợng oxy trong môi trƣờng càng nhiều thì lƣợng H₂O₂ đƣợc sản sinh càng lớn. Nếu trong nƣớc có các chất hòa tan thì (HO₂)* sẽ thu electron của chất đó và biến thành (HO2)- rồi sau đó tƣơng tác với H+ cũng để thành peroxyd.









2 2 2 2

HO e  HO H H O

Phần lớn các phân tử hữu cơ (RH) trong tổ chức bị phá hủy bởi các phân tử H2O2. Ngoài ra các gốc tự do (phân tử, nguyên tử ở trạng thái kích thích) H*, OH* cũng dễ phản ứng với các phân tử hữu cơ gây nên những biến đổi và tạo ra thêm những gốc kích thích R* và RO₂* theo cơ chế sau đây.

* *

2

RH H R H và RH

 

Các gốc R* bị kích thích cũng dễ gây ra các phản ứng hóa học mới làm cho số lƣợng các phân tử hữu cơ bị tổn thƣơng tăng lên rất nhiều vì các phản ứng dây chuyền sau đây.

* * 2 2 * 2 R O RO RO RH ROOH+R    

Dựa vào lý thuyết này ngƣời ta hiểu đƣợc tác dụng lan truyền ra xa, tác dụng kéo dài sau khi chiếu xạ, tác dụng của hàm lƣợng nƣớc, oxy trong môi trƣờng chiếu và nhiều hiện tƣợng khác trong phóng xạ sinh học.

Trong cơ chế tác dụng của bức xạ ion hóa lên tổ chức sinh học, hai cơ chế tác dụng trực tiếp và tác dụng gián tiếp đều có giá trị quan trọng của nó. Tùy thuộc môi trƣờng và điều kiện mà có lúc cơ chế này có vai trò và vị trí lớn hơn cơ chế kia. Hai cơ chế đó hỗ trợ cho nhau và giúp chúng ta hiểu đƣợc sâu sắc hơn bản chất của các quá trình phóng xạ sinh học, để chúng ta tiến hành áp dụng bức xạ ion hóa có hiệu quả hơn trong công tác thực tiễn.

1.4. Các loại hình điều trị bằng bức xạ 1.4.1. Điều trị bằng nguồn xa

Khái niệm xạ trị chiếu ngoài là trong phƣơng thức này tồn tại một khoảng cách nhất định giữa nguồn xạ và đối tƣợng bị chiếu. Do đó trên thực tế thƣờng sử dụng các photon trong điều trị chiều ngoài. Đó là tia X và tia gamma [1].

Khi sử dụng các tia này để điều trị cần lƣu ý các đặc điểm sau:

- Photon có năng lƣợng càng cao thì khả năng đâm xuyên càng lớn và hiệu quả sinh học càng cao. Vì vậy ngƣời ta tìm cách tạo ra các thiết bị phát nguồn photon có năng lƣợng ngày càng cao. Thực nghiệm cho thấy ở độ sâu 10 cm dƣới mặt da liều hấp thụ tăng dần theo năng lƣợng tia và đạt hiệu quả cao nhất (gần 80% liều tối đa) với các photon có năng lƣợng trung bình là: 8 MeV (từ 3 – 10 MeV).

- Tia đâm xuyên có năng lƣợng càng lớn khi vào cơ thể bệnh nhân càng tạo nên suất liều điều trị trong sâu tốt hơn, đồng thời liều gây hại cho các mô lành trên đƣờng xuyên qua càngít hơn.

- Năng lựợng tia càng lớn thì tỷ lệ liều hấp thụ ở khối u trên tổng liều càng tăng. - Sự tán xạ (khuếch tán) ra mô lành xung quanh u càng ít hơn khi năng lƣợng chùm photon càng lớn.

- Chùm tia có cƣờng độ càng mạnh càng tạo ra mặt phẳng đồng liều (isodose) trong mô bệnh tốt hơn.

1.4.2. Điều trị áp sát (brachytherapy) 1.4.2.1. Điều trị áp sát cổ điển

Trong điều trị áp sát thƣờng dùng các đồng vị phóng xạ (ĐVPX) phát ra beta cứng hoặc gamma mềm, có thể dùng nguồn phóng xạ kín hoặc hở. Điển hình của kỹ thuật điều trị áp sát là sử dụng các kim, chỉ, hạt,...bằng nguồn radium hoặc cobalt. Công việc này thƣờng đƣợc kết hợp với phẫu thuật đơn giản hoặc phức tạp vùng cần điều trị áp sát. Vì vậy tạo thành các phân khoa cụ thể cho điều trị áp sát vùng đầu cổ, khí phế quản, ống tiêu hoá...

Radium-226 (266Ra) lần đầu tiên đƣợc dùng vào mục đích điều trị vào năm 1917. Ngƣời ta sử dụng năng lƣợng tia gamma phát ra từ các nguồn radium để tiêu diệt các tế bào ung thƣ ở các hốc tự nhiên nhƣ tử cung, bàng quang, đại trực tràng, hốc miệng ... Tuy 266Ra có chu kỳ bán rã (T_1/2) là 1580 năm, dùng đƣợc lâu nhƣng khó có đƣợc nguồn lớn. Các cơ sở điều trị thƣờng chỉ có đƣợc các nguồn dƣới dạng các kim nhỏ cỡ 2 -10 g mà thôi. Việc sản xuất nó tốn kém, giá thành đắt vì phải tinh lọc từ các quặng uran.

Đến năm 1951 đồng vị phóng xạ nhân tạo 60_{Co mới đƣợc sử dụng vào điều trị} và nó ngày càng đƣợc thay thế rộng rãi cho 266_{Ra vì ngƣời ta có thể sản xuất đƣợc} các nguồn 60Co có độ phóng xạ lớn hơn 266Ra nhiều lần và rẻ hơn hàng ngàn lần. 1.4.2.2. Điều trị áp sát nạp nguồn sau (afterloading Brachytherapy)

Phƣơng pháp điều trị áp sát cổ điển đòi hỏi ngƣời thầy thuốc phải thao tác lâu và trực tiếp với các nguồn xạ. Vì vậy ở các nƣớc tiên tiến không còn áp dụng nữa. Gần đây với tiến bộ của tin học, kỹ thuật điện tử ngƣời ta có thể xác định vị trí, liều lƣợng nguồn xạ và tạo ra đƣờng dẫn trƣớc, sau đó mới nạp nguồn xạ theo đƣờng dẫn đó. Bằng cách này giảm đƣợc liều chiếu cho nhân viên điều trị và đƣợc gọi là kỹ thuật điều trị áp sát nạp nguồn sau.

1.4.2.3. Điều trị chiếu trong bằng nguồn hở

Khác với 2 phƣơng thức điều trị kể trên, điều trị chiếu trong là phƣơng pháp đƣa các nguồn phóng xạ hở vào tận tế bào, mô bệnh dựa theo các hoạt động sinh lý chức năng hoặc rối loạn bệnh lý của cơ quan, cơ thể. Dƣợc chất phóng xạ có thể chỉ là chất vô cơ hoặc hợp chất hữu cơ có gắn các ĐVPX thích hợp. Có thể đƣa chúng vào cơ thể bằng đƣờng uống, tiêm hoặc truyền. Mục đích chủ yếu vẫn là kìm hãm sự hoạt động cƣờng năng của mô, tuyến hoặc tiêu diệt các tế bào bệnh.

CHƢƠNG 2

MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH VÀ KỸ THUẬT XẠ TRỊ 3D-CRT TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƢ

Việc ứng dụng của tia X vào điều trị ung thƣ nông ngày càng phong phú. Trong đó là các máy phát tia-X 150 kV và 300 kV đƣợc sử dụng rất hiệu quả lần lƣợt cho điều trị ung thƣ da và cho sự làm giảm bớt các triệu trứng tạm thời. Tuy nhiên tính chất vật lý của tia này không đáp ứng đƣợc các yêu cầu điều trị các khối u sâu bên trong. Việc nghiên cứu chùm bức xạ với mức năng lƣợng cao hơn, đồng nghĩa với khả năng đâm xuyên lớn hơn, đã dẫn đến sự phát triển của máy xạ trị cobalt-60. Phổ chùm tia gamma phát ra từ nguồn cobalt-60 có 2 đỉnh năng lƣợng tại 1,17 MeV và 1,33 MeV, cho năng lƣợng photon trung bình khoảng 1,25 MeV, chùm bức xạ này có thể đƣợc dùng để điều trị tốt những khối u nằm gần bề mặt da. Tuy nhiên tính chất vật lý của chùm tia gamma này vẫn còn có một số mặt hạn chế việc điều trị các khối u sâu bên trong nhƣ: Liều ở bề mặt tƣơng đối lớn và điều trị kém hiệu quả với các khối u nằm sâu trong da. Vì vậy ngƣời ta phải sử dụng máy gia tốc trong xạ trị ung thƣ và sự ra đời máy gia tốc đã tạo ra bƣớc ngoặt lớn trong điều trị ung thƣ. Trong chƣơng này chúng tôi trình bày những lợi thế của máy gia tốc so với máy cobalt dẫn tới sự ra đời của máy gia tốc, sau đó đi tìm hiểu nguyên lý cấu tạo chung của máy gia tốc. Cuối cùng là trình bày về kỹ thuật xạ trị thích ứng ba chiều (3D-CRT).

2.1. Những hạn chế của máy xạ trị cobalt trong điều trị

Máy xạ trị cobalt là loại máy sử dụng chùm bức xạ gamma phát ra do sự phân rã của đồng vị phóng xạ 60Co để điều trị. Nguồn 60Co đƣợc sản xuất có dạng đồng xu (đƣờng kính 2cm) đƣợc ghép lại thành hình trụ. Hoạt độ ban đầu 6500 Ci. Thời gian sử dụng khoảng 5 - 7 năm. Nguồn 60Co phát bức xạ gamma () với hai mức năng lƣợng là 1,17 MeV và 1,33 MeV, năng lƣợng trung bình là 1,25 MeV, có thời gian bán rã 5,27 năm. Các mức năng lƣợng của 60_{Co cố định làm cho việc điều trị trở nên} kém linh hoạt trong việc điều trị ung thƣ với các vị trí khối u khác nhau. Đối với

những khối u rất nông, nằm rất gần bề mằt da, khi điều trị bằng máy cobalt, liều hấp thụ cực đại nằm ở độ sâu sâu hơn vị trí của khối u.

Nhƣ vậy, khi điều trị các khối u nông bằng máy cobalt thì liều không tập trung vào khối u, và ảnh hƣởng lớn đến những vùng mô lành nằm sâu trong da. Để khắc phục điều này, nếu điều trị bằng máy cobalt thì ngƣời ta phải sử dụng thêm một dụng cụ, gọi là dụng cụ bù trừ. Dụng cụ bù trừ có tác dụng đƣa vùng liều hấp thụ cực đại về gần bề mặt da hơn, nhƣ vậy sẽ tập trung đƣợc liều vào những khối u nằm rất gần bề mặt da. Tuy nhiên, việc sử dụng dụng cụ bù trừ này cũng tƣơng đối bất tiện. Để khắc phục hoàn toàn những nhƣợc điểm này, khi điều trị những khối u nông, ngƣời ta sử dụng chùm bức xạ electron. Bởi vì các chùm tia electron mất năng lƣợng ở gần bề mặt da và cƣờng độ chùm tia suy giảm nhanh chóng và sẽ mất hẳn ở độ sâu 5 cm. Điều này khiến những vùng lành ít bị tổn thƣơng hơn.

Không chỉ không phù hợp cho những khối u rất nông, máy Co-60 cũng không thể đáp ứng đƣợc với những khối u nằm sâu trong cơ thể. Ví dụ : Một khối u nằm giữa phổi, cách bề mặt da trung bình 8 cm, liều xạ của máy cobalt khi vào đến đây lại quá thấp bởi. Để giúp cho việc điều trị trong trƣờng hợp này đạt hiệu quả tốt hơn, cần phải có chùm bức xạ photon có mức năng lƣợng cao, để đƣa vùng liều cực đại sâu hơn vào cơ thể.

Nhƣ vậy, để điều trị ung thƣ linh hoạt với những khối u ở những vị trí khác nhau trong cơ thể đòi phải có những chùm bức xạ khác nhau nhƣ electron và photon, đồng thời với điều đó là với mỗi loại bức xạ phải có nhiều mức năng lƣợng. Sự đa dạng và linh động này giúp cho ta có thể điều trị đƣợc tất cả các khối u ở bất cứ vị trí nào. Máy gia tốc ra đời hoàn toàn có thể đáp ứng đƣợc những đòi hỏi này. Ngoài ra, sử dụng máy gia tốc trong xạ trị còn có những lợi thế nổi trội: Máy gia tốc an toàn hơn nhiều vì nó ngừng phát tia khi tắt máy, còn ở máy cobalt thì đồng vị phóng xạ vẫn phân rã liên tục và phát tia khi không còn cần đến. Máy Co-60 đòi hỏi phải thay nguồn định kỳ do phân rã phóng xạ. Nguồn cũ bỏ ra cần xử lý để đảm bảo an toàn bức xạ để không gây ô nhiễm môi trƣờng. Đặc biệt suất liều bức xạ của máy gia tốc cao hơn nguồn cobalt (thƣờng gấp 2-3 lần).

2.2. Tổng quan về máy gia tốc tuyến tính

Máy gia tốc đƣợc ứng dụng trong lâm sàng từ đầu những năm 1950, hoặc bằng các chùm electron hoặc các chùm tia X và đã trở thành thiết bị chủ yếu tại nhiều trung tâm xạ trị. Về nguyên tắc, không có giới hạn trong công nghệ chế tạo máy gia tốc với năng lƣợng của electron, ngoại trừ bản thân cấu trúc chiều dài tăng tốc của thiết bị. Giới hạn năng lƣợng chùm electron hiệu dụng đạt đƣợc trong thực tế lâm sàng nằm trong phạm vi từ 4-40 MeV.

Hình 2.1: Máy gia tốc tuyến tính tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai

Với mục đích ứng dụng trong lâm sàng, các loại máy gia tốc cần thiết kế sao cho thỏa mãn một số những tiêu chuẩn, yêu cầu chủ yếu nhƣ sau [2]:

- Chùm tia bức xạ phải xác định đƣợc rõ năng lƣợng và thay đổi đƣợc về các kích thƣớc chùm tia.

- Liều lƣợng bức xạ phải đồng đều bên trong chùm tia.

- Liều lƣợng của thiết bị phát ra phải ổn định không chỉ trong giai đoạn điều trị mà phải ổn định suốt trong quá trình sử dụng.

- Liều lƣợng bức xạ phân bố trên bệnh nhân phải đƣợc đo đạc một cách chính xác. - Chùm tia bức xạ phải điều chỉnh và thay đổi đƣợc hƣớng và vị trí bất kỳ trên bệnh

nhân.

- An toàn và ổn định về cơ khí cũng là một thông số hết sức quan trọng. 2.2.1. Cấu tạo máy gia tốc tuyến tính

Các bộ phận chính là súng điện tử, nguồn phát sóng cao tầng klystron, ống gia tốc, hệ thống uốn chùm tia, bộ phận kiểm soát liều lƣợng và bia phát tia X.

Hình 2.2: Cấu tạo máy gia tốc tuyến tính

- Cần máy đứng (gantry stand): Đƣợc thiết kế để chịu tải, mặt khác có thể chứa: Máy phát sóng, súng điện tử, và ống dẫn sóng gia tốc.

- Máy phát sóng: Gồm hai thành phần chính: Nguồn phát sóng (klystron hoặc magnetron) và bộ điều chế xung. Magnetron và klystron: Là các nguồn phát vi sóng hoạt động dƣới dạng xung ngắn cỡ một vài µs. Cả hai đƣợc lắp thêm bộ điều chỉnh tần số tự động AFC (automatic frequency control) để có thể duy trì dao động với tần số tối ƣu.

- Súng điện tử: Là thiết bị phát ra electron, nó gồm có hai loại chính là loại hai cực và loại ba cực. Cơ chế cung cấp nhiệt cho catốt của súng điện tử có thể là trực tiếp hoặc gián tiếp tuỳ theo nhà sản xuất.

- Ống dẫn sóng gia tốc: Gồm có ống dẫn sóng và ống gia tốc dùng để truyền đẫn và tăng tốc chùm electron.

- Cần máy (gantry): Chứa hệ thống truyền tải electron, đầu máy điều trị. Cần máy đƣợc gắn vào cần máy đứng và có thể quay đƣợc quanh trục vuông góc với nó. - Hệ thống truyền tải electron: Để đƣa electron đến đầu máy điều trị.

- Đầu máy điều trị bao gồm: Bia tia - X đƣợc dùng để tạo ra chùm photon xạ trị nhờ hiệu ứng bức xạ hãm khi chùm electron (đã đƣợc gia tốc) tƣơng tác với bia; Ống chuẩn trực (gồm có các loại: Sơ cấp, xác định hình dạng chùm bức xạ, đối xứng và độc lập) thƣờng đƣợc cấu tạo bởi hai cặp ngàm (jaw) để tạo dạng (chuẩn trực) chùm bức xạ theo hình chữ nhật; các khối che chắn để tạo hình dạng trƣờng chiếu thích hợp; các bộ lọc phẳng dùng để làm phẳng chùm bức xạ tạo ra tính đồng nhất; bộ phận kiểm soát liều lƣợng (monitor).

- Giƣờng bệnh: Là nơi đặt bệnh nhân và bố trí các tƣ thế xạ trị. Nó có thể quay đƣợc quanh trục trên mặt phẳng nằm ngang và cũng có thể nâng lên, hạ xuống để tạo khoảng cách điều trị thích hợp.

- Bảng điều khiển: Là thiết bị điều khiển các hoạt động của máy gia tốc nhƣ: Quay, đặt vị trí cho các ngàm trong ống chuẩn trực để định vị trƣờng điều trị.

- Nguồn cao áp: Cung cấp nguồn điện một chiều cho máy phát sóng. 2.2.2. Nguyên lý hoạt động

Các electron đƣợc sinh ra do bức xạ nhiệt từ súng điện tử, đƣợc điều chế thành các xung và phùn vào ống gia tốc. Đó là cấu trúc dẫn sóng mà trong đó năng lƣợng dùng cho electron đƣợc cung cấp từ nguồn sóng siêu cao tần (với tần số khoảng 3000 MHz – bƣớc sóng 100 mm). Chùm electron đƣợc gia tốc có xu hƣớng phân kỳ khi ra khỏi ống gia tốc và đƣợc hội tụ theo một quỹ đạo thẳng nhờ hệ thống điện trƣờng đồng trục. Sau đó chùm electron đƣợc uốn theo một góc 900

hoặc 2700.. Nếu cần sử dụng chùm tia electron thì cho electron ra trực tiếp để sử dụng, nhƣng nếu sử dụng tia X thì cho chùm electron sau khi gia tốc chạm vào một bia kim loại (target). Tại đây electron bị hãm lại và phát ra tia X (theo hiệu ứng bức xạ hãm bremstralung).

2.3. Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT

Những tiến bộ trong công nghệ máy tính đã làm tăng khả năng quá độ từ lập kế hoạch và thực thi kỹ thuật phân bố liều theo 2-D cho đến kỹ thuật phức tạp hơn, hiện đại hơn đó là phân bố liều theo không gian 3 chiều, phù hợp với hình dạng khối u (3D-CRT).

3D-CRT là một thuật ngữ đƣợc sử dụng để mô tả kỹ thuật phác thảo và thực hiện một kế hoạch xạ trị đƣợc dựa trên các dữ liệu từ phim CT theo ba chiều cùng các trƣờng chiếu đƣợc tạo theo hình dạng riêng biệt phù hợp khối u.

Hình 2.3: Kỹ thuật xạ trị thông thƣờng 2D (a) và kỹ thuật xạ trị 3D-CRT (b) Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT là một trong các kỹ thuật xạ trị ngoài. So với kỹ thuật xạ trị thông thƣờng 2D trƣớc đây, các chùm tia đƣợc phát ra chỉ có dạng hình chữ nhật hoặc hình vuông, thì kỹ thuật 3D-CRT ƣu việt hơn rất nhiều. Với sự có mặt của các tấm che chắn chì, ống chuẩn trực đa lá MLC, chùm bức xạ phát ra có thể đƣợc điều chỉnh với hình dạng bất kỳ để có thể bao khít khối u theo từng hƣớng chiếu (hình 2.3b).

Mục đích của xạ trị 3D-CRT là tạo đƣợc một vùng phân bố liều hấp thụ cao tại thể tích bia và do đó giảm liều có hại cho các tổ chức lành xung quanh, qua đó sẽ làm giảm thiểu các hiệu ứng phụ hoặc biến chứng muộn, tăng xác suất kiểm soát khối u và cải thiện kết quả điều trị. Để thực hiện đƣợc điều này, bệnh nhân cần phải trải qua một quá trình mô phỏng và lập kế hạch điều trị.

2.3.1. Hệ thống lập kế hoạch điều trị TPS (Treatment planning system)

Mô phỏng và lập kế hoạch xạ trị thực chất là quá trình thiết kế, mô phỏng một ca điều trị trƣớc khi tiến hành điều trị thật. Nhờ đó, các bác sỹ có thể kiểm soát đƣợc liều lƣợng bức xạ tới khối u, tới các tổ chức lành xung quanh của bệnh nhân, cũng nhƣ tiên lƣợng, đánh giá đƣợc khả năng đáp ứng của bệnh nhân trong quá trình điều trị.

Cùng với sự phát triển của tin học, các hệ thống lập kế hoạch xạ trị cũng ngày càng phát triển, lập kế hoạch nhanh chóng và chính xác hơn. Trong các hệ thống này, cả cơ thể bệnh nhân và máy điều trị cho bệnh nhân đó đều đƣợc mô phỏng trên phần mềm lập kế hoạch.Thông tin bệnh nhân đƣợc dùng trong quá trình mô phỏng chính là tập hợp dữ liệu ảnh cắt lớp vi tính (ảnh theo chuẩn DICOM). Ảnh cắt lớp vi tính không những đƣợc sử dụng để mô tả hình dáng, tƣ thế ngƣời bệnh, xác định vị trí khối u, các cơ quan cần bảo vệ mà nó còn cung cấp thông tin chính xác về mật độ vật chất (cụ thể là mật độ electron), giúp ích cho việc tính toán liều lƣợng bức xạ hấp thụ. Việc mô phỏng máy điều trị trên phần mềm đƣợc thực hiện bằng cách tạo ra một máy ảo có các thông số kỹ thuật giống hệt với máy điều trị thực. Phổ bức xạ phát ra từ máy điều trị thực cũng đƣợc mô phỏng chính xác trên phần mềm bằng cách nhập bộ dữ liệu đo đạc thực tế.Hiện nay trên Thế Giới có một số hệ thống lập kế hoạch xạ trị nhƣ: Prowess, CMS, ADAC Pinacle…Tuy các hệ thống này có những điểm khác biệt, nhƣng nhìn chung, các bƣớc trong quá trình lập kế hoạch đều theo một quy trình.

2.3.2. Quy trình thực hành lâm sàng kỹ thuật xạ trị 3D-CRT

Phần này đề cập nội dung thực hành lâm sàng của chƣơng trình xạ trị theo 3D-CRT. Có nhiều khâu kỹ thuật đòi hỏi phải thực hiện trong chƣơng trình này. Hình 2.4: Giới thiệu sơ đồ khối bao gồm các bƣớc cơ bản của quy trình kỹ thuật 3D-CRT. Nhiều chi tiết có thể khác nhau giữa các trung tâm, trong phần dƣới đây chúng tôi trình bày quy trình kỹ thuật xạ trị 3D-CRT tại khoa Y học Hạt nhân, bệnh viện đa khoa Đồng Nai.

2.3.2.1. Đánh giá bệnh nhân và quyết định xạ trị

Bƣớc đầu trong quy trình là đánh giá và quyết định xem bệnh nhân có thể đƣợc điều trị nhƣ thế nào. Trong quá trình đánh giá tất cả các khâu chẩn đoán, xét nghiệm khác nhau đƣợc tiến hành để xác định tình trạng, cũng nhƣ giai đoạn bệnh. Những yếu tố đó bao gồm chẩn đoán hình ảnh, các xét nghiệm cơ bản về sinh hóa hay những thông tin về mô bệnh... để giúp xác định loại bệnh, giai đoạn bệnh cũng nhƣ mức độ xâm lấn của khối u. Sau đó, tiểu ban chuyên môn đƣa ra những quyết định điều trị cho bệnh nhân.

Hình 2.4: Quy trình lập kế hoạch xạ trị 2.3.2.2. Cố định tƣ thế bệnh nhân

Trƣớc khi đi đến quyết định điều trị, tiểu ban chuyên môn cần thống nhất tƣ thế bệnh nhân có thể áp dụng cho từng trƣờng hợp và phƣơng pháp cố định tƣ thế bệnh nhân sao cho thích hợp nhất. Đánh giá bệnh nhân Cố định bệnh nhân Mô phỏng Khoanh vùng các tổ chức chỉ định liều Thiết lập trƣờng chiếu Tính toán liều Đánh giá kế hoạch Điều trị Chấp nhận Không chấp nhận

Việc áp dụng kỹ thuật 3D-CRT thƣờng kết hợp với khả năng làm giảm các mép đƣờng biên của thể tích khối u. Phƣơng pháp cố định hiệu quả có thể làm giảm thiểu sai số đặt tƣ thế bệnh nhân. Do đó, việc sử dụng phƣơng tiện cố định phù hợp, tạo sự thoải mái cho bệnh nhân và thao tác cho nhân viên kỹ thuật sẽ là một yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến toàn bộ quy trình và kết quả điều trị bệnh nhân. Mỗi một cơ sở xạ trị cần trang bị đầy đủ những phƣơng tiện, dụng cụ cố định phù hợp cho từng vị trí, từng loại bệnh. Những dụng cụ này phải dễ dàng tái tạo chính xác tƣ thế bệnh nhân trong quá trình điều trị.

2.3.2.3. Mô phỏng

Hình 2.5: Hệ thống máy CT mô phỏng tại bệnh viện đa khoa Đồng Nai Hệ thống mô phỏng bao gồm máy mô phỏng và hệ thống máy tính điều khiển máy mô phỏng cũng nhƣ lƣu trữ và xử lý dữ liệu mô phỏng. Chức năng của máy mô phỏng là thu nhận dữ liệu ảnh phục vụ cho quá trình lập kế hoạch, đồng thời nó cũng đƣợc sử dụng để mô phỏng, kiểm tra việc điều trị và che chắn đƣợc tạo ra từ hệ thống lập kế trƣớc khi đƣa bệnh nhân vào điều trị chính thức trên máy điều trị. Tại khoa Y học Hạt nhân bệnh viện đa khoa Đồng Nai, hệ thống mô phỏng là hệ thống CT-SIM gồm 2 phần chính:Máy chụp CT có độ phân giải cao cùng máy tính đi kèm và hệ thống laser mô phỏng.

Nhờ hệ thống mô phỏng CT-SIM này, việc xạ trị trở nên đơn giản và chính xác hơn rất nhiều. Hệ thống laser mô phỏng đƣợc gắn trong phòng chụp CT để định vị chính xác vị trí, tƣ thế và tọa độ khi chụp ảnh. Kết quả mô phỏng đƣợc gửi tới phần mềm điều khiển chùm laser và hệ thống lập kế hoạch ảo VPS (virtual planning systems). Trong hệ thống VPS, bác sỹ sẽ xác định vị trí, kích thƣớc khối u trong cơ thể ngƣời bệnh. Sau đó, tọa độ tâm khối u sẽ đƣợc truyền lại về phần mềm điều khiển của hệ thống laser. Phần mềm này tự động tính ra khoảng cách giữa tâm khối u với tọa độ gốc trên ảnh CT của bệnh nhân. Sau đó, nó điều khiển tự động sự dịch chuyển của giƣờng để đƣa hệ laser về tâm khối u của bệnh nhân (bệnh nhân vẫn nằm cố định trên giƣờng CT) và kỹ thuật viên sẽ đánh dấu vị trí tâm khối u trên bệnh nhân.

2.3.2.4. Ghi nhận và xử lý hình ảnh bệnh nhân

a. Chụp ảnh CT

Với nhiều loại vị trí khối u khác nhau, những hình ảnh chụp CT sẽ giúp cho việc xác định chính xác các thông số nhƣ kích thƣớc cũng nhƣ vị trí của nó. Những hình ảnh đƣợc thực hiện trên CT dùng cho quá trình lập kế hoạch điều trị phải sao cho càng sát thực tế càng tốt, nghĩa là phải đầy đủ những gì sẽ dùng trên máy điều trị. Chẳng hạn các dụng cụ cố định, giá đỡ chân tay, khung trợ giúp tƣ thế bệnh nhân, hệ thống laser định vị,... phải giống hệt nhau.

b. Chụp cộng hưởng từ-MRI

Trong xạ trị ung thƣ, MRI đƣợc dùng chủ yếu trong những trƣờng hợp cần bổ xung những thông tin giải phẫu hoặc kết hợp với các phim CT để cải thiện sự đánh giá một cách chi tiết và rõ ràng hơn tình trạng khối u, nhất là những khối u tiền liệt tuyến và khối u hệ thần kinh

Trong hệ thống VPS, dữ liệu ảnh của bệnh nhân có thể đƣợc xử lý để giúp các bác sỹ quan sát khối u cũng nhƣ vùng cần bảo vệ rõ hơn. Nhờ đó, sẽ vẽ chính xác các vùng này, nâng cao độ chính xác và kết quả của quá trình lập kế hoạch. Một số thao tác xử lý ảnh hay đƣợc sử dụng nhƣ: Điều chỉnh độ sáng tối của dữ liệu ảnh, điền thêm một số thông tin cá nhân khác của bệnh nhân: Tiểu sử bệnh, năm sinh,…

2.3.2.5. Khoanh vùng điều trị và vùng bảo vệ

Quá trình lập kế hoạch xạ trị dựa vào hình ảnh đƣợc xác định theo thể tích khối u và các tổ chức nguy cấp liền kề. Các vùng thể tích này đƣợc vẽ theo từng lát cắt dựa trên bộ dữ liệu của phim CT. Thể tích khối u thƣờng đƣợc vẽ chu vi bằng thủ công mặc dù những hệ thống phần mềm hiện đại có khả năng phân biệt cấu trúc giải phẫu khối u. Công việc này có vẻ tốn thời gian nhƣng bác sỹ xạ trị sẽ yên tâm hơn về độ chính xác của nó. Khi vẽ các đƣờng biên xác định thể tích khối u và các thể tích liên quan khác, bác sỹ xạ trị và kỹ sƣ vật lý cần phải tính đến những xê dịch có thể xảy ra của bệnh nhân và của một số tổ chức. Sau đây là một số hƣớng dẫn chi tiết giúp việc xác định các thể tích này.

Cần phải hết sức cẩn trọng để xác định chính xác các vùng thể tích liên quan bằng kỹ thuật xạ trị 3D-CRT. Nhƣ nội dung bản báo cáo số 50 và 62 của ICRU, hình 2.6 mô tả hƣớng dẫn việc xác định và mô tả một số vùng thể tích cũng nhƣ các tổ chức nguy cấp liên quan.

a. Thể tích khối u thô GTV (gross tumor volume): Là phạm vi biểu hiện phát triển

tại chỗ của các tế bào ác tính mà qua đó có thể nhìn thấy, sờ nắn hoặc thăm khám trực tiếp.

GTV thƣờng đƣợc xác định bằng các phƣơng tiện chẩn đoán hình ảnh nhƣ CT, MRI, PET..., bằng những thông tin từ mô bệnh học hay giải phẫu bệnh do thăm khám trực tiếp lâm sàng.

b. Thể tích bia lâm sàng CTV (clinical target volume): Là thể tích mô mà trong đó

bao gồm thể tích GTV và các tổ chức ác tính biểu hiện ở mức vi thể, khó phát hiện bằng lâm sàng nhƣng cần phải loại bỏ. Vì vậy, thể tích này cũng phải điều trị một cách đầy đủ về liều lƣợng cả trong trƣờng hợp xạ trị triệu chứng hay triệt để.

Để xác định thể tích bia lâm sàng, cần phải tạo dựng một mép đƣờng biên với sự trải rộng vi xâm lấn của các tế bào và những vùng liên quan khác đƣợc coi là ác tính, cần phải điều trị (nghĩa là những hạch lympho dƣơng tính). Thông tin, dữ liệu của những tổ chức này cung cấp bằng xét nghiệm mô bệnh học đƣợc lấy

từ một số mẫu bệnh phẩm tại vùng có nghi ngờ. Vùng thể tích bia lâm sàng sau phẫu thuật, chẳng hạn khối u vú thƣờng đƣợc tính là toàn bộ tổ chức nguyên phát đƣợc cắt bỏ (GTV). Theo kinh nghiêm, khi xác định đƣờng biên CTV thƣờng đƣợc mở rộng thêm 1 cm (nghĩa là CTV=GTV+1 cm).

Hình 2.6: Các vùng thể tích khác nhau cần xác định theo ICRU

c. Thể tích bia nội tại ITV (internal target volume): Là một khái niệm mới đƣợc giới

thiệu trong bản báo cáo số 62 của ICRU. Để bù trừ cho những thay đổi về kích thƣớc, hình dạng và vị trí của CTV. Khi xác định ITV, điều quan trọng là phải tính đến sự bất đối xứng tự nhiên và sự thay đổi của tổ chức cụ thể. Chẳng hạn, sự thay đổi về hai phía bên của tuyến tiền liệt sẽ khác với sự thay đổi trƣớc, sau. Sự thay đổi bên trong nhƣ vậy là do bản chất sinh lý của cơ thể, không dễ kiểm soát. Để khắc phục những yếu tố này, đã có nhiều công trình nghiên cứu áp dụng kỹ thuật khống chế, kiểm soát nhịp thở hoặc sự căng đầy của bàng quang, trực tràng.

d. Thể tích lập kế hoạch điều trị PTV (planning target volume): Là một khái niệm

về hình học, đƣợc xác định để lựa chọn sự phân bố các chùm tia một cách thích hợp, trong đó có tính đến ảnh hƣởng thực tế của những thay đổi về mặt hình học lên thể tích CTV, để đảm bảo phân bố liều lƣợng theo đúng yêu cầu trên đó.

Để đảm bảo rằng tất cả các mô bên trong thể tích bia lâm sàng nhận đƣợc một liều lƣợng đã chỉ định, về nguyên tắc chiếu xạ, ta phải lập kế hoạch để chiếu xạ một thể tích hình học lớn hơn thể tích bia lâm sàng. Thể tích bia lập kế hoạch đƣợc định nghĩa là khối thể tích bao gồm thể tích bia lâm sàng với một đoạn mép bao quanh thể tích bia lâm sàng. Đoạn mép này đƣợc xác định dựa vào sự di chuyển khối u trong cơ thể bệnh nhân và những sai số liên quan đến sai số của máy móc. Sự di chuyển của khối u trong cơ thể bệnh nhân có thể kể đến những nguyên nhân nhƣ: Sự đập của tim, sự thở, sự chứa nƣớc không giống nhau của bàng quang. Những sai số liên quan tới máy móc có thể là do sai số của giƣờng, của hệ laser… Tuy nhiên, để xác định đƣợc đoạn mép từ CTV tới PTV, ta không đƣợc phép cộng dồn các sai số kể trên. Đoạn mép bao quanh CTV này, bất kể về hƣớng nào, cũng phải đủ lớn để có thể bù đắp đƣợc những sai số trên. Tức là sao cho theo bất kì hƣớng nào, CTV luôn luôn nằm gọn trong PTV trong quá trình điều trị. Trong thực tế lập kế hoạch, ta phải cố gắng lập kế hoạch sao cho tối thiểu 95% thể tích bia lập kế hoạch PTV nhận 100% liều chỉ định.

e. Thể tích điều trị TV (treated volume): Thể tích điều trị thƣờng lớn hơn thể tích

bia lập kế hoạch và phụ thuộc vào kỹ thuật điều trị cụ thể. Khi lập kế hoạch, ta mong muốn một thể tích đồng liều nào nó bao trọn PTV. Tuy nhiên, rất khó để thể tích đồng liều đó bằng đúng thể tích PTV mà nó thƣờng lớn hơn PTV. Ngƣời ta gọi thể tích đồng liều đó là thể tích điều trị .

f. Thể tích chiếu xạ IV (irradiated volume): Là vùng thể tích nhận một lƣợng liều

đáng kể (thƣờng là 50% liều chỉ định). Thể tích chiếu xạ lớn hơn thể tích điều trị và cũng phụ thuộc vào kỹ thuật xạ trị đƣợc sử dụng. Với kỹ thuật xạ trị 3D-CRT, thể tích chiếu xạ giảm khi sử dụng hệ thống máy gia tốc có ống chuẩn trực đa lá (MLC) và thể tích chiếu xạ tăng khi số trƣờng chiếu tăng.

2.3.2.6. Thiết lập trƣờng chiếu và sử dụng các thiết bị hỗ trợ

Việc thiết lập trƣờng chiếu là lựa chọn các hƣớng chiếu và mức năng lƣợng của từng chùm tia. Việc này phụ thuộc vào vị trí, kích thƣớc khối u trong từng trƣờng hợp cụ thể và theo kinh nghiệm của từng ngƣời. Sự lựa chọn mức năng lƣợng của từng chùm tia phụ thuộc vào bản chất của chùm tia bức xạ. Với những khối u nằm trên da hoặc ở vị trí rất nông gần bề mặt da, ngƣời ta thƣờng sử dụng chùm tia electron. Do liều lƣợng do chùm tia electron bỏ lại lớn nhất ở gần bề mặt da và suy giảm rất nhanh khi đi sâu vào cơ thể bệnh nhân. Với những khối u nằm sâu trong cơ thể, ta có thể sử dụng các chùm tia photon. Tùy thuộc vào mức độ sâu của khối u, mà ta quyết định lựa chọn chùm tia photon năng lƣợng thấp hay cao. Với khối u sâu hơn thì nên sử dụng chùm photon có năng lƣợng cao hơn.

Với từng trƣờng hợp cụ thể, số lƣợng chùm tia và các hƣớng chiếu chùm tia hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí, kích thƣớc khối u, cũng nhƣ kinh nghiệm của ngƣời lập kế hoạch.

Song song với việc thiết lập các trƣờng chiếu, ta phải sử dụng các thiết bị phụ trợ để tạo ra một kế hoạch tốt. Để sử dụng các thiết bị phụ trợ một cách hiệu quả nhất, ngƣời lập kế hoạch cần phải hiểu rõ về bản chất của các thiết bị đó.

2.3.2.7. Tính toán liều lƣợng và phân bố liều

Sau khi thiết lập các trƣờng chiếu, và sử dụng các thiết bị phụ trợ cần thiết. Ngƣời lập kế hoạch sẽ tiến hành tính toán liều. Hiện nay, trong phần mềm Prowess panther, có hai phƣơng pháp tính liều cho kỹ thuật xạ trị 3D-CRT. Đó là: “Fast Photon” và “fast photon effective”.

Sử dụng thuật toán “fast photon” để tính toán liều lƣợng cho những vùng điều trị là những vùng tƣơng đối đồng nhất, hệ số mô của các vùng là tƣơng đƣơng nhau. Trong thuật toán này không tính đến sự sai khác hệ số mô giữa các vùng điều trị.

Nhƣng khi vùng điều trị là những vùng không đồng nhất, ví dụ nhƣ vùng ngực có nhiều không khí, hay vùng tiểu khung có nhiều xƣơng (vì giữa mô mềm, không khí và xƣơng, hệ số mô của chúng rất khác biệt) chúng ta sử dụng thuật toán “fast photon effective”.

2.3.2.8. Đánh giá kế hoạch

Sau khi tính toán liều lƣợng và xem phân bố liều, ta tiến hành đánh giá kế hoạch. Đánh giá xem kế hoạch vừa thiết kế đã tốt và tối ƣu chƣa. Khi kế hoạch này đƣợc chấp nhận thì nó sẽ đƣợc đƣa vào điều trị thực tế. Việc điều trị thực tế sẽ đƣợc thiết lập giống hệt nhƣ đã thiết kế trên phần mềm. Nếu kế hoạch này chƣa đáp ứng đƣợc các yêu cầu về phân bố liều lƣợng nhƣ bác sỹ đặt ra ban đầu, cần phải làm từ bƣớc thiết lập trƣờng chiếu và sử dụng các thiết bị phụ trợ.

Hình 2.7: Đánh giá kế hoạc dựa trên lát cắt

Có hai tiêu chí đƣợc xét đến khi đánh giá kế hoạch, đó là liều lƣợng tới khối u và liều lƣợng tới các tổ chức nguy cấp cần bảo vệ. Một kế hoạch tốt là kế hoạch đảm bảo các điều kiện sau:

- Đủ liều bác sỹ chỉ định tới khối u, vùng nhận liều lớn nhất nằm trong khối u và không vƣợt quá 107% liều chỉ định.

Để đánh giá một kế hoạch xạ trị trong phần mềm Prowess panther, ta có thể quan sát các đƣờng đồng liều (isodose line) trên từng lát cắt (hình 2.7) và trên bản đồ liều lƣợng-thể tích DVH (dose volume histogram - hình 2.8).

Hình 2.8: Đánh giá kế hoạch dựa trên biểu đồ DVH

Dựa trên lát cắt hình 2.7 ta thấy đƣờng 95% liều bao hết toàn bộ khối u (100%), các đƣờng liều cao tránh đƣợc tủy sống, tim, phổi. Hình 2.8 mô tả liều hấp thụ trong một quá trình điều trị của khối u và các cơ quan cần bảo vệ. Dựa vào hình này ta có nhận xét: Các cơ quan cần bảo vệ đều nhận liều dƣới mức liều giới hạn cho phép, và khối u nhận đƣợc 95% liều chỉ định. Vậy kế hoạch này đạt đƣợc yêu cầu của bác sỹ đƣa ra.

2.3.2.9. Tiến hành điều trị

Sau khi kế hoạch đã đƣợc chấp nhận, các thông số liên quan đến kế hoạch điều trị đƣợc chuyển sang phòng máy gia tốc thông qua hệ thống mạng LAN. Hệ thống máy tính và phần mềm sẽ điều khiến máy gia tốc phát tia điều trị mỗi ngày cho bệnh nhân.

Nhƣ vậy, kỹ thuật xạ trị 3D-CRT phân bố liều hấp thụ cao tại thể tích bia và giảm liều có hại cho các tổ chức lành xung quanh nhờ việc sử dụng khối che chắn chì (block) hoặc ống chuẩn trực đa lá (MLC). Hơn nữa, nhờ có các dụng cụ lọc nêm (wedge), các khối bù mô (bolus) thì phân bố liều đã đƣợc tối ƣu để đạt đƣợc yêu cầu của bác sỹ đƣa ra.

Tuy nhiên, kỹ thuật này có một vài hạn chế nhƣ sau: - Gây hiện tƣợng cháy da cho bệnh nhận.

- Chi phí cho việc cắt xốp làm khuôn chì, đúc chì khá tốn kém và độc hại, nguyên hiểm.

- Mất thời gian tháo lắp phụ kiện che chắn cho bệnh nhân với từng trƣờng chiếu: Khối chì che chắn, lọc nêm.

- Với những ca ung thƣ phức tạp, khối u có hình dạng phức tạp và nằm ngày cạnh các cơ quan nguy cấp cần bảo vệ thì với kỹ thuật 3D-CRT khó có thể đƣa ra đƣợc một phân bố liều tối ƣu.

Để khắc phục những hạn chế trên, ngƣời ta đƣơc ra một kỹ thuật xạ trị mới. Đó là kỹ thuật xạ trị điều biến cƣờng độ (IMRT). Những chƣơng tiếp theo, chúng tôi sẽ trình bày cụ thể hơn về kỹ thuật xạ trị điều biến cƣờng độ và ứng dụng trong lâm sàng.

CHƢƠNG 3

KỸ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƢỜNG ĐỘ JO-IMRT

Những tiến bộ trong công nghệ máy tính đã làm tăng khả năng quá độ từ lập kế hoạch phân bố liều lƣợng theo 2D cho đến kỹ thuật phức tạp hơn, hiện đại hơn đó là phân bố liều lƣợng theo không gian 3D, phù hợp với hình dạng khối u (3D-CRT). Một kỹ thuật mới, hiện đại đang phát triển là kỹ thuật điều biến cƣờng độ IMRT (intensity modulated radiation therapy) sẽ làm tối ƣu sự phân bố liều theo hình dạng khối u không đều [2].

Xạ trị điều biến cƣờng độ IMRT là một kỹ thuật hiện đại trong điều trị ung thƣ, liều xạ đƣợc phân bố tối đa theo hình dạng khối u đồng thời liều đƣợc hạn chế tối thiểu ở các tổ chức lành xung quanh. Nhờ việc tối ƣu hoá liều tại khối u và giảm thiểu ở các cơ quan lành mà kỹ thuật IMRT hạn chế đƣợc biến chứng do tia xạ đồng thời nâng cao hiệu quả điều trị. Ở các nƣớc phát triển, đối với các khối u gần các cơ quan nhạy cảm, khối u có hình dạng phức tạp, kỹ thuật này đƣợc thực hiện một cách thƣờng quy với các máy gia tốc tuyến tính có ống chuẩn trực đa lá (MLC). Ở Việt Nam, do điều kiện khí hậu nóng ẩm, việc dùng máy gia tốc với MLC gặp rất nhiều khó khăn trong vận hành, bảo dƣỡng. Tuy nhiên với phần mềm Prowess panther của Mỹ, kỹ thuật IMRT vẫn có thể thực hiện đƣợc với máy gia tốc không có MLC qua hệ thống ống chuẩn trực với các ngàm (jaws) chuyển động độc lập. Kỹ thuật này đƣợc thực hiện qua việc đồng thời chia các trƣờng chiếu (beams) ở nhiều góc độ khác nhau thành nhiều phân đoạn hình chữ nhật (segments) với các trọng số khác nhau (weights) nhằm tối ƣu hoá liều cao nhất theo hình dạng khối u và liều cho phép giới hạn ở tổ chức lành. Nhƣ vậy, IMRT cũng có thể thực hiện tại Việt Nam trên máy gia tốc chỉ với các ngàm chuyển động độc lập mà không có MLC. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong điều kiện nƣớc ta còn nhiều khó khăn, việc trang bị các máy gia tốc với MLC rất tốn kém. Mặt khác, khí hậu Việt Nam nóng ẩm, việc vận hành và bảo dƣỡng máy gia tốc với MLC rất phức tạp. Do vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng triển khai kỹ thuật xạ trị JO-IMRT thật sự có ý nghĩa cả mặt y tế lẫn kinh tế.