Đo, chuẩn liều vật lý hệ thống máy gia tốc sau lắp đặt (commissioning)

Đại cương

Commissioning là quy trình vật lý liên quan mọi thông tin, số liệu chùm tia mà khi lập kế hoạch điều trị sẽ cần đến và để cho việc tính toán trong điều trị thực tế sau này. Công việc này bao gồm đo, chuẩn các thông số về liều lượng như suất liều với các mức năng lượng khác nhau của chùm tia, các số liệu về liều sâu phần trăm và các bản đồ đồng liều, hay các dữ kiện tương tự được lưu trữ trong hệ thống máy tính lập kế hoạch điều trị (Treatment Planning System-TPS).

Các yếu tố về suất liều là những gì liên quan những số liệu thu được trên máy đo kiểm soát liều lượng trên người bệnh. Cụ thể thông số này là liều lượng trên MU đo được tại một điểm xác định trong phantom phát ra bởi một chùm tia-X của một máy gia tốc. Những ví dụ khác nữa là các hệ số về liều lượng cho applicator của chùm electron với mức năng lượng cụ thể. Những thông số khác là hệ số tương đối, bao gồm các hệ số về lọc nêm, các hệ số diện tích trường chiếu (những đại lượng không có thứ nguyên) cho biết tỉ số với 2 suất liều với nhau. Trong các ví dụ này, các hệ số về lọc nêm cho biết tỉ số của liều lượng đối với các giá trị có nêm và không có nêm ở tại cùng vị trí đo và số kích thước trường chiếu cho biết tỉ số liều lượng của mỗi trường chiếu đối với trường chiếu tham khảo, thường là 10 cm x10 cm

Các bảng liều sâu phần trăm là trường hợp riêng của các hệ số suất liều tương đối, có liên quan đến liều lượng như một hàm của độ sâu liều lượng cực đại của mỗi một diện tích trường chiếu. Các bảng liều sâu phần trăm rất cần thiết cho kỹ thuật điều trị – SSD cố định các bảng có liên quan về tỉ số mô – phantom (TPR) hay tỉ số mô cực đại (TMR) thì cần thiết cho kỹ thuật điều trị đồng tâm – SAD, và có thể đo một cách trực tiếp hay tính theo các bảng liều sâu phần trăm và các hệ số tán xạ đỉnh. Các số liệu được yêu cầu để tạo ra được một sự phân bố đầy đủ về chùm tia điều trị theo 2 hoặc 3 chiều tùy thuộc chủ yếu vào loại chùm tia được sử dụng trong máy tính lập kế hoạch điều trị.

Những hệ thống phức tạp hơn tạo mô hình chùm tia sơ cấp một cách riêng biệt với các tia tán xạ. Trong những trường hợp này, giới hạn các đại lượng sẽ quy về hình chiếu liều lượng “trong không khí” tỉ số mô – không khí (TARs) và các tỉ số tán xạ không khí khác nhau (SAR)

Cuối cùng, những hệ thống phức tạp nhất tạo dựng mẫu các chùm tia bức xạ bằng thuật toán tích chập về phân bố liều lượng theo lý thuyết chùm tia hẹp (pencil beam) với các chức năng mô tả về các đặc tính tán xạ và phân bố hình học chùm tia của collimator. Toàn bộ các số liệu phải luôn giữ trong trạng thái ổn định để có thể tái tạo một cách chính xác về phân bố liều lượng thực tế điều trị. Những tài liệu hướng dẫn đầy đủ và chi tiết nhất về đo, chuẩn liều các máy xạ trị vẫn là 277 và 398 của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế – IAEA.

Chỉ định

Thực hiện cho tất cả các cơ sở ung bướu được trang bị máy gia tốc xạ trị

Áp dụng cho các tuyến từ trung ương đến địa phương. 

Chuẩn bị

Người thực hiện

Kỹ sư vật lý

Phương tiện, dụng cụ

Hệ thống phantom nước 3-D (Blue Phantom, Ibra…) với phần mềm tương thích.

Bộ điều khiển quét chùm tia (Scanner) theo không gian 3-D.

Hệ thống đo liều gồm máy đo, đầu đo (2 detector với vỏ chống thấm nước)

Bộ đôi cáp nối máy đo và hệ scanner (chiều dài xấp xỉ 15m)

Thước thăng bằng (water balance tool)… 

Máy tính và phần mềm thu nhận dữ liệu với phiên bản cập nhật, tiên tiến nhất.

Các bước tiến hành

Xác lập hệ đo, phan tom, máy đo, máy quét (scanner), đầu đo (detector) theo yêu cầu từng hạ mục của chương trình phần mềm (beam data collection) đi kèm thiết bị (máy gia tốc).

Kết nối máy tính với hệ Scanner 3-D

Chùm photon, tia-x

Với loại máy gia tốc đa năng (2 mức năng lượng)

Quét (Sanning) từng mức năng lượng 6 MV, 15 MV hoặc 18 MV tại độ sâu liều cực đại cho tới độ sâu trong phantom theo yêu cầu của ―beam data collection‖. Thông thường độ sâu scanning thay đổi theo nhịp 1cm từ D_max.  -Scanning theo 3-D. 

Scanning theo mặt phẳng dọc (inplan) – từ thân máy ra  

Scanning theo mặt phẳng ngang (cross plan) – vuông góc với inplan  

Phương pháp đo liều chùm tia-x

Thông thường, việc đo kiểm tra liều lượng là không cần thiết đến loại phantom nước to, cồng kềnh mà chỉ cần sử dụng loại phantom đặc tiện lợi hơn nhiều. Loại phantom này không nhất thiết phải có mật độ vật chất chính xác như mô cơ thể, mà chỉ cần gần đúng. Vật liều bằng perspex hiện đang sẵn có trên thương trường, tuy rằng tỉ trọng có phần lớn hơn nước. Các tấm bằng chất polystyrence gần tỉ  trọng nước hơn, nhưng dưới dạng tấm mỏng. Một loại vật liệu được chọn để chế tạo ra một khối đặc có kích thước 30 cm30 cm20 cm hoặc chế tạo thành một khối kín mà có thể đổ nước vào được.

Mặt phía trên của khối này được kẻ và đánh dấu với 2 trường chiếu vuông kích thước 10cmx10cm và 20cmx20cm. Bề mặt này và các trường vuông tạo ra một công cụ tham khảo cho việc đo liều thường ngày để kiểm tra độ đồng tâm, kích thước chùm tia và hệ thống quay lọc

Thường người ta sử dụng một tấm phantom có khoan lỗ để bố trí đầu đo. Lỗ này được khoan thích hợp kích thước loại detector Farmer, đúng với độ sâu đo liều tham khảo, nghĩa là tại 5 cm cho chùm photon 10 MV, 7 cm cho chùm photon từ 1125 MV và 10 cm cho loại năng lượng 26 MV. 

Để sử dụng hệ thống này vào việc đo chuẩn chùm tia, cần phải đảm bảo được rằng hệ số chuẩn của các thiết bị đo liều (tham khảo) phải luôn được duy trì một cách ổn định. Máy đo liều tham khảo cũng cần phải định kỳ so sánh theo phòng chuẩn cấp II

Một công việc khác cũng phải tiến hành là kiểm tra độ bằng phẳng của một trường chiếu xạ. Đầu tiên, phantom được đặt đúng tâm của trường chiếu rộng nhất, sau khi đo được suất liều của nó, ta có thể dịch chuyển phantom theo từng vị trí bằng hệ thống điều khiển và đo suất liều tương ứng của từng vị trí đó. Việc đo được thực hiện nhanh chóng với mọi góc quay của máy.  Một thay đổi bất kỳ về chất lượng chùm tia sẽ dẫn đến sự mất tính bằng phẳng của chùm tia. Ngoài ra còn có một ý nghĩa khác là mọi thông số cần được duy trì như thời kỳ kiểm chuẩn máy (comissioning). 

Xác định năng lượng chùm electron

Trong áp dụng lâm sàng, điều quan trọng là xác định được mức năng lượng đích thực của chùm tia. Có nhiều phương pháp cơ bản của việc xác định năng lượng chùm electron từ máy gia tốc xạ trị. Đó làphương pháp dực trên ngưỡng phản ứng hạt nhân; phương pháp Trerencop hay phương pháp hấp thụ một nửa v.v.. Lặp lại quy trình tương tự như chùm photon

Đọc kết quả

Kết quả kiểm tra năng lượng cho hai loại bức xạ photon và electron, chất lượng chùm tia cũng như độ chuẩn xác của hệ thống cơ khí cần được lập thành bảng để làm dữ liệu gốc cho chương trình QA-QC về sau. Minh họa tại các bảng (1) đến bảng (4).

Tất cả các số liệu đo chất lượng chùm tia cũng như suất liều các mức năng lượng photon và electron của máy gia tốc được nạp trong phần mềm hệ TPS phục vụ công tác điều trị người bệnh.

 Bảng 1. Năng lượng chùm photon

Vị trí khảo sát	Tia X- 6 MV		Tia X- 15 MV (18MV)
	Chỉ số máy	Đo thực tế	Chỉ số máy	Đo thực tế
Dmax	1,5 cm  ± 0,2cm	1,7 cm	3,0 cm  ± 0,2 cm	3,1 cm
D10 cm	67%	67,5%	77%	77,6%

Bảng 2. Suất liều chùm photon

Năng lượng	Suất liều thấp		Suất liều cao
	Chỉ số máy	S. Liều đo	Chỉ số máy	S. Liều đo
6 MV	50 cGy/min	50 cGy/min	50 cGy/min	50 cGy/min
15 MV	200 cGy/min	200 cGy/min	300 cGy/min	299,6 cGy/min

Bảng 3. Năng lượng chùm electron

Năng lượng-MeV	Độ sâu đạt 80		Độ sâu 30
	Chỉ số	Scan	Chỉ số	Scan
6	2,0 ± 0,2 cm	2,07 cm	2,8 cm	2,72 cm
9	3,0 ± 0,2 cm	3,09 cm	4,1 cm	4,0 cm
12	4,0 ± 0,2 cm	4,1 cm	5,3 cm	5,28 cm
15	5,0 ± 0,2 cm	5,15 cm	6,8 cm	6,71 cm
18	6,0 ± 0,2 cm	6,1 cm	8,2 cm	8,2 cm
21	6,7 ± 0,2 cm	6,77 cm	9,4 cm	9,4 cm

Bảng 4. Suất liều chùm electron 

Suất liều thấp- 300 MU/min				Suất liều cao- 900 MU/ min
Năng lượng  (MeV)	dmax cm	Suất liều tại dmax		Năng lượng  (MeV)	dmax cm	Suất liều tại dmax
		Chỉ số	S.Liều đo			Chỉ số	S.Liều đo
6	1,4	300 cGy	300,5	6	1,4	900 cGy	900,4
9	2,0	300 cGy	300,1	9	2,0	899 cGy	899,1
12	2,6	300 cGy	300,0	12	2,6	900 cGy	900,7
15	2,4	300 cGy	300,1	15	2,4	900 cGy	902,1
18	1,7	300 cGy	299,2	18	1,7	900 cGy	901,8
21	1,3	300 cGy	299,3	21	1,3	900 cGy	900,8