ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN
----------------

----------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

KẾ HOẠCH THIẾT KẾ TRƯỜNG CHIẾU TRONG
LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI BẰNG
MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH

CAO THÀNH LONG


LỜI CẢM ƠN
Thông qua khóa luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến các quý thầy cô
trong Bộ môn Vật lý hạt nhân, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giảng dạy và
truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu để tôi hoàn thành khóa luận đồng thời sẽ là
hành trang cho công việc của tôi sau này.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Châu và cô Đỗ Thị Bích Ngọc mặc
dù bận rộn với công việc nhưng vẫn hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp tôi bổ sung
những thiếu sót trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này. Nếu không có những lời
hướng dẫn, định hướng của thầy cô tôi nghĩ khóa luận của tôi rất khó có thể hoàn thiện
được.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Thị Cẩm Thu đã có những lời góp ý
và chỉnh sửa để tôi nắm rõ hơn về đề tài của mình.

2.5. Tái tạo tư thế xạ trị ............................................................................................... 18
2.6. Tiến hành xạ trị .................................................................................................... 19
CHƯƠNG 3:KỸ THUẬT THIẾT KẾ TRƯỜNG CHIẾU TRONG LẬP KẾ
HOẠCH XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI .......................................................................... 20
3.1. Kỹ thuật thiết kế trường chiếu............................................................................... 20
3.1.1. Chọn lựa số trường chiếu và góc chiếu ..................................................... 21
3.1.2. Che chắn chì .............................................................................................. 24
3.1.3. Điều chỉnh đường đồng liều ...................................................................... 25

ii


3.1.3.1. Lựa chọn năng lượng chùm tia ........................................................ 26
3.1.3.2. Lọc nêm (wedge) ............................................................................. 27
3.1.3.3. Trọng số trường chiếu (Weight) ...................................................... 28
3.1.4. Các trường hợp thiết kế trường chiếu thường gặp .................................... 29
3.1.4.1. Hai trường chiếu .............................................................................. 29
3.1.1.2. Ba trường chiếu................................................................................ 29
3.2. Xác định thời gian xạ trị và đánh giá phân bố liều ............................................... 31
3.2.1. Xác định thời gian xạ trị ............................................................................ 31
3.2.2. Đánh giá phân bố liều ................................................................................ 31
CHƯƠNG 4:MỘT SỐ CA MINH HỌA ................................................................... 33
4.1. Ca thứ nhất ............................................................................................................. 33
4.2. Ca thứ hai .............................................................................................................. 37
4.2.1. Pha 1 .......................................................................................................... 38
4.2.2. Pha 2 .......................................................................................................... 42
4.2.3. Kết hợp hai pha ......................................................................................... 45
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN ..................................................................................... 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 50
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 51


3

2.1

Dụng cụ cố định tư thế bệnh nhân trong xạ trị ung

13

thư phổi
4

2.2

Các mặt phẳng tạo bởi hệ thống laser (a) và hệ tọa độ

14

CT mô phỏng (b)
5

2.3

Bệnh nhân được cố định trong chụp hình CT mô

15

phỏng
6



10

3.1

Kỹ thuật xạ trị ngoài với số chùm tia khác nhau

20

11

3.2

Chiều quay quy định của gantry, giường và

22

collimator (a) và chức năng “Room eye view” của
phần mềm lập kế hoạch (b)
12

3.3

Các trường chiếu giảm liều cho phổi

23

13

3.4

Lát cắt CT thể hiện sự phân bố đồng liều chưa được

25

hiệu chỉnh với liều được chuẩn hóa 100% tại điểm
tính toán liều X1, đường đồng liều cực đại đạt
105,5%
17

3.8

Phần trăm liều theo độ sâu của các mức năng lượng

27

khác nhau, trường chiếu 10×10 cm2, SSD = 50 cm
18

3.9

Phân bố đường đồng liều với hai mức năng lượng

27

photon khác nhau
19

3.10

Các nêm thực tế


3.14

Trường hợp sử dụng ba trường chiếu bao gồm hai

30

trường chiếu trước – sau và trường chiếu ngang
(gantry 900)
24

4.1

Dữ liệu hình ảnh bệnh nhân ca thứ nhất trước khi

34

thiết kế trường chiếu: lát cắt CT (a), mô hình 3D (b),
mặt phẳng đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang
(d)
25

4.2

Che chắn chì trường chiếu trước (a) và trường chiếu

35

sau (b) cho ca thứ nhất
26


4.6

Che chắn chì cho hai trường chiếu trước (gantry 00)

40

(a), trường chiếu sau (gantry 1800) (b) và trường
chiếu ngang (gantry 2700) (c) cho pha 1 ca thứ hai
30

4.7

Kết quả phân liều đối với pha 1 ca thứ hai: lát cắt CT

40

(a), mô hình 3D vùng nhận 95% liều (b), mặt phẳng
đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang
31

4.8

Giản đồ DVH đối với pha 1 ca thứ hai

41

32

4.9


45

pha
36

4.13

Giản đồ DVH kết hợp hai pha

vi

46


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
STT

Chỉ số

Nội dung

bảng

Trang

1

1.1


pha 1 ca thứ hai
5

4.4

Thống kê liều nhận được cho CTV, GTV và các cơ

41

quan nhạy cảm cho pha 1 ca thứ hai
6

4.5

Các thông số của ba trường chiếu sử dụng cho pha 2

42

ca thứ hai
7

4.6

Thống kê liều nhận được cho GTV và các cơ quan

44

nhạy cảm cho pha 2 ca thứ hai
8



CTV

Clinical Target Volume

DRR

Digitally Reconstruction Radiograph

DVH

Dose – Volume Histogram

frs

Fractions

GTV

Gross Tumor Volume

ICRU

International Commission on Radiation Units

IMRT

Intensity – Modulated Radiation Therapy

ISF


PET

Positron Emission Tomography

PTV

Planning Target Volume

SAD

Source to Axis Distance

SC

Collimator Scatter Factor

viii


SP

Phantom Scatter Factor

SSD

Source to Surface Distance

TAR


nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC) năm 2012, thế giới có khoảng 1,82 triệu người mới
mắc bệnh và 1,59 triệu trường hợp tử vong vì căn bệnh này và ở Việt Nam, số liệu theo
thứ tự tương ứng là 21,87 nghìn và 19,56 nghìn người. Trước tình hình trên, việc điều
trị ung thư phổi đang là vấn đề quan trọng trong y học hiện nay.
Việc điều trị ung thư nói chung và ung thư phổi nói riêng chủ yếu được thực hiện
bằng các phương pháp chính bao gồm phẫu thuật, hóa trị và xạ trị hoặc kết hợp các
phương pháp trên. Trong đó xạ trị (điều trị bằng chùm tia bức xạ) có thể áp dụng đối
với khối u còn ở giai đoạn khu trú. Bên cạnh đó, xạ trị kết hợp với phẫu thuật giúp làm
giảm bớt thể tích khối u nhằm dễ mổ, hạn chế di căn hoặc xạ trị hậu phẫu nhằm diệt
hoàn toàn những tế bào ung thư còn sót lại. Để đạt được kết quả cao trong điều trị bằng
tia xạ đòi hỏi các kỹ sư vật lý phải có trình độ chuyên môn cao, sự nghiêm túc và kinh
nghiệm trong việc lập kế hoạch xạ trị bao gồm việc thiết kế trường chiếu, biết cách sử
dụng các dụng cụ hỗ trợ, chọn lựa mức năng lượng cho mỗi chùm tia sao cho thích hợp
và tính toán phân bố liều tối ưu nhất. Qua đó có thể thấy được tầm quan trọng của công
việc lập kế hoạch trong cả một quy trình xạ trị cho bệnh nhân.
Thông qua khóa luận này, tôi xin giới thiệu tổng quan về quy trình xạ trị ung thư
phổi đồng thời trình bày kỹ thuật thiết kế trường chiếu và tính toán liều phân bố cho
một số ca điều trị ung thư phổi được thực hiện tại phòng lập kế hoạch xạ trị, Khoa Ung
Bướu và Y học hạt nhân bệnh viện Nhân dân 115. Hiện nay, nhiều bệnh viện ở nước ta
1


có khoa điều trị ung thư được trang bị các thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại và ứng
dụng xạ trị bằng máy gia tốc tuyến tính, trong đó bệnh viện Nhân dân 115 là một trong
những đơn vị như vậy. Với mục đích đó, khóa luận có bố cục bao gồm bốn chương
như sau:
Chương 1: Tổng quan về xạ trị ung thư phổi
Chương 2: Quy trình xạ trị ung thư phổi
Chương 3: Kỹ thuật thiết kế trường chiếu trong lập kế hoạch xạ trị ung thư phổi
Chương 4: Một số ca minh họa

3


Việc xác định giai đoạn ung thư là rất quan trọng trong việc đánh giá và lựa chọn
phương thức điều trị cho bệnh nhân. Giai đoạn của ung thư phổi được xác định dựa vào
kết quả xét nghiệm, kiểm tra sinh thiết và hình ảnh chẩn đoán (X quang, CT, MRI,
PET/CT,…).

Hình 1.1. Các phương pháp chẩn đoán hình ảnh ung thư phổi.
Hệ thống xác định giai đoạn cho NSCLC hiện nay được dùng rộng rãi do Pierre
Denoix đề nghị giữa năm 1943 và 1952. Đó là hệ thống TNM (tumour – node –
metastasis) được sự cho phép sử dụng của Hiệp hội phòng chống ung thư quốc tế
(Union Internationale Contre le Cancer – UICC) và Ủy ban Hoa kỳ về ung thư
(American Joint Commission on Cancer – AJCC). Trong đó T biểu thị kích thước và
sự xâm lấn u nguyên phát được đánh giá từ T0 đến T4; N đánh giá sự có mặt của xâm
nhập hạch bạch huyết (thường là hạch tại trung thất, rốn phổi và thượng đòn) được
đánh giá từ N0 đến N3; M xác định có (M1) hay không có di căn xa (M0), thông
thường vị trí di căn là não, xương, tuyến thượng thận, gan và phổi còn lại.
Dựa trên việc kết hợp các đánh giá TNM (Phụ lục 1), NSCLC có thể được chia
thành các giai đoạn chính sau:
Bảng 1.1. Các giai đoạn chính của NSCLC [5]
Giai đoạn tiềm ẩn

TX

N0

M0

Giai đoạn 0

N1

M0

Giai đoạn IIB

T2
T3

N1
N0

M0
M0

Giai đoạn IIIA

T1 – 3
T3

N2
N1

M0
M0

Giai đoạn IIIB

T bất kỳ
T4

1.2. Vai trò của xạ trị đối với ung thư phổi
Xạ trị (Radiotherapy) là kỹ thuật sử dụng bức xạ ion hoá có năng lượng cao như
tia X, tia gamma, electron… để điều trị hoặc ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung
thư. Phương pháp này đã có trong lịch sử gần một thế kỷ, bắt đầu gần như ngay sau khi
hiện tượng phóng xạ được phát hiện.
Kỹ thuật xạ trị dựa trên cơ sở thực nghiệm là các tế bào ung thư nhạy cảm với tia
bức xạ hơn các tế bào khỏe mạnh. Ta có thể thấy rõ điều này trên Hình 1.2, thông qua
việc đánh giá xác suất kiểm soát khối u và xác suất biến chứng cho mô lành theo liều
hấp thụ nhận được.
5


Xác suất kiểm soát khối u

Xác suất

Xác suất biến chứng mô lành

Liều hấp thụ (Gy)

Hình 1.2. Đồ thị đánh giá các xác suất [9].
Xạ trị ngoài là phương pháp phổ biến nhất trong kỹ thuật xạ trị. Thông thường, ta
tiến hành với chùm photon và chùm electron mang năng lượng cao được tạo ra từ máy
gia tốc tuyến tính hoặc cũng có thể dùng chùm tia gamma tạo ra từ máy Cobalt – 60.
Các chùm tia photon hay tia X năng lượng cao có khả năng đâm xuyên rất lớn nên
được sử dụng để điều trị các khối u nằm sâu bên trong cơ thể bệnh nhân. Các chùm tia
electron thường có liều bề mặt cao và có quãng chạy ngắn nên thường được áp dụng
cho các khối u nông gần bề mặt.
Khi sử dụng phương pháp xạ trị để điều trị ung thư phổi, ta cần phải xác định rõ
mục đích:

Các tia bức xạ sử dụng trong xạ trị không chỉ ảnh hưởng tới tế bào ung thư mà
còn ảnh hưởng cả tế bào lành và các cơ quan nhạy cảm với bức xạ. Việc tiêu diệt tế bào
ung thư luôn đi kèm với nguy cơ làm nguy hại tới tế bào lành và gây nên các tác dụng
phụ không mong muốn cho bệnh nhân. Do đó cần có sự cân bằng giữa việc đảm bảo để
tế bào ung thư nhận đủ liều tiêu diệt và liều cho các cơ quan không vượt quá giới hạn
cho phép. Hai cơ quan đặc biệt cần quan tâm trong xạ trị ung thư phổi là tủy sống và
phổi với các đánh giá giới hạn theo công bố của Emami và các cộng sự năm 1991 [5]
cụ thể:

7


- Tủy sống rất nhạy cảm với bức xạ, chỉ cần vượt quá ngưỡng liều tại bất kỳ vị
trí nào trên tủy sống cũng có thể làm tổn thương toàn bộ chức năng. Biến chứng từ việc
chiếu xạ quá liều cho tủy thường rất nguy hiểm, có thể gây liệt toàn thân nên việc điều
trị liên quan đến tủy cần phải hết sức thận trọng. Liều nhận được cho bất kỳ vị trí nào
của tủy không được vượt quá 45 Gy.
- Đối với phổi, ta đánh giá liều nhận được trên thể tích phổi còn lại sau khi đã
trừ đi thể tích khối u xâm lấn. Phổi trái và phổi phải có thể được đánh giá một cách độc
lập. Trong trường hợp một bên phổi bị xâm lấn, việc giảm liều tối đa cho phổi còn lại
là rất quan trọng. Giới hạn liều cho phổi là 30% thể tích phổi còn lại không nhận quá
20 Gy. Tuy nhiên tiêu chuẩn đánh giá này dùng cho bệnh nhân cho tiên lượng tốt và có
khả năng được điều trị dứt điểm.
Ngoài ra, ta có thể sử dụng các bảng đánh giá giới hạn liều TD5/5 và TD50/5
tương ứng là liều nhận được cho xác suất 5% và 50% biến chứng muộn sau 5 năm điều
trị (Phụ lục 2).
1.4. Tính toán liều và xác định thời gian xạ trị [7]
Mục tiêu của xạ trị là cung cấp một liều bức xạ thích hợp và đồng đều cho khối u,
đồng thời giảm liều hấp thụ tối thiểu cho những cơ quan lành xung quanh. Do đó, ta
cần biết được sự phân bố liều cho vùng được chiếu xạ. Hệ thống máy tính với phần

Liều tại môi trường
Liều tại độ sâu tham khảo

 Tỷ số lệch trục (Off - Central Ratio – OCR) được định nghĩa là tỷ số giữa liều
tại một điểm ngoài trục trung tâm so với liều tại điểm nằm trên trục trung tâm trường
chiếu ở cùng một độ sâu:
OCR =

PDD tại vị trí lệch trục
PDD tại trục trung tâm

Ngoài ra các hệ số tán xạ collimator (SC), hệ số tán xạ phantom (SP), hệ số hiệu
chỉnh sự suy giảm theo quy luật nghịch đảo bình phương khoảng cách (Inverse Square
factor – ISF), hệ số hiệu chỉnh sự suy giảm qua nêm và khay đựng (Wedge Factor –
WF, Tray Factor – TF) được sử dụng để tính toán liều và thời gian xạ trị cần thiết.
Trong phần lớn các trường hợp, tính toán liều bao gồm việc xác định thời gian
điều trị hay số đơn vị MU (Monitor Unit – MU) cần thiết. Hầu hết các máy gia tốc xạ
trị ngày nay được chuẩn hóa liều lượng sao cho 1 MU tương đương với 1 cGy tại điểm
có liều phần trăm cực đại và đo trong môi trường nước, SSD = 100 cm, kích thước
trường chiếu 10 × 10 cm2 (điều kiện chuẩn) [3]. Thông số đầu ra cGy/MU được chuẩn
hóa ban đầu cho mỗi máy gia tốc. Trường chiếu 10 × 10 cm2 thường được xem như
9


trường chuẩn, đối với những trường chiếu vuông khác, ta sử dụng bảng các hệ số diện
tích, là tỷ số giữa suất liều cho trường chiếu bất kỳ so với trường chiếu chuẩn. Đối với
những trường chiếu chữ nhật, ta sử dụng bảng trường chiếu vuông tương đương để
thay thế.
Hai kỹ thuật thông dụng nhất trong điều trị bằng xạ trị ngoài là kỹ thuật khoảng
cách nguồn – bề mặt (SSD) và kỹ thuật khoảng cách nguồn – trục (SAD).



Liều chỉ định cho mỗi trường chiếu phụ thuộc vào trọng số của trường chiếu đó,
giả sử nếu sử dụng hai trường chiếu có tỉ lệ trọng số là 100:50 và liều chỉ định của bác
sĩ là 300 cGy mỗi phân liều thì trường thứ nhất sẽ cung cấp 200 cGy và trường thứ hai
cung cấp 100 cGy.

11


CHƯƠNG 2
QUY TRÌNH XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI
Ở chương trước, khóa luận đã trình bày tổng quan về ung thư phổi, ứng dụng của
xạ trị trong việc điều trị ung thư phổi và cơ sở tính liều cơ bản. Chương này sẽ đề cập
đến quy trình xạ trị ung thư phổi cho bệnh nhân tại bệnh viện Nhân dân 115, bao gồm
các bước:
-

Tư vấn cho bệnh nhân có chỉ định xạ trị.

-

Chụp CT mô phỏng.

-

Xác định thể tích bia.

-


chụp CT và điều khiển hệ thống laser.
Tư thế bệnh nhân trong quá trình điều trị được xác định trước khi chụp mô phỏng.
Đầu tiên, kỹ thuật viên phải cố định bệnh nhân ở tư thế thích hợp, thoải mái. Các
trường chiếu từ hai phía bên vào ngực có thể đi xuyên qua tay nên tay bệnh nhân được
đặt lên trên đầu, đồng thời việc này còn giúp không bị giới hạn trong việc chọn lựa góc
chùm tia xạ. Bệnh nhân được đặt nằm trên giá đỡ định vị tư thế (lung board), là một
tấm nghiêng bằng gỗ hoặc nhựa có tác dụng nâng bệnh nhân nhằm tránh trường hợp
trường chiếu từ hai bên xuyên qua thành bàn.

Hình 2.1. Dụng cụ cố định tư thế bệnh nhân trong xạ trị ung thư phổi.
Điều quan trọng tư thế của bệnh nhân phải ổn định và có thể tái tạo lại được khi
bệnh nhân được xạ trong phòng máy gia tốc. Nếu tư thế bệnh nhân không được duy trì
và lặp lại từ ngày này qua ngày khác trong suốt quá trình điều trị sẽ gây ra kết quả hoặc
liều lượng thiếu đồng đều trên toàn bộ thể tích u, hoặc tia xạ ảnh hưởng trên cả vùng
không cần điều trị.
Để có thể tái tạo được tư thế bệnh nhân từ mô phỏng trên máy CT tới xạ trị thực
tế trên máy gia tốc, ta phải thiết lập một hệ trục tọa độ không gian. Các tia laser của hệ
13


thống laser định vị sẽ chiếu các đường thẳng tạo thành ba mặt phẳng: mặt phẳng đứng
ngang (coronal plane), mặt phẳng đứng dọc (sagittal plane) và mặt phẳng ngang
(transverse plane) giao nhau tại điểm đồng tâm (isocenter) (Hình 2.2a). Điểm này được
chọn là tọa độ (0,0,0). Ba trục tọa độ trong hệ tọa độ được xem như ba đường chuẩn để
xác định hướng và tọa độ của các điểm. Hướng của các trục tọa độ là: từ trái sang phải
(trục x), từ đầu xuống chân (trục y) và từ trước ra sau (trục z).

b)

a)