I. Giới thiệu về máy VitalBeam và chùm photon 15MV FF
Máy gia tốc xạ trị VitalBeam là một hệ thống hiện đại được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xạ trị ung thư. Chùm photon 15MV FF (Flattening Filter) là một trong những năng lực quan trọng của máy, cung cấp liều lượng bức xạ chính xác và hiệu quả. Quá trình commissioning chùm tia là bước bắt buộc trong giai đoạn lắp đặt máy, nhằm đảm bảo tính chính xác và an toàn trong điều trị lâm sàng. Đánh giá đặc tính liều chùm photon 15MV giúp xác minh hiệu suất hoạt động của máy trước khi đưa vào sử dụng điều trị bệnh nhân thực tế.
1.1. Nguyên lý hoạt động máy VitalBeam
Máy VitalBeam hoạt động dựa trên nguyên lý gia tốc điện tử để tạo ra chùm bức xạ photon có năng lượng cao. Hệ thống này sử dụng tấm lọc phẳng (Flattening Filter) để cải thiện tính đồng nhất của chùm tia. Quá trình tạo bức xạ bao gồm: gia tốc electron, chuyển đổi thành photon thông qua target kim loại, và định hình chùm tia bằng các bộ chuẩn trực đa lá (MLC). Cấu trúc này cho phép máy phát xạ một chùm tia có liều sâu phần trăm (PDD) ổn định và profile liều đều đặn.
1.2. Tầm quan trọng của commissioning trong lắp đặt
Commissioning là quá trình kiểm tra chất lượng thiết bị xạ trị trước khi đưa vào vận hành lâm sàng. Quá trình này bao gồm đo đạc các thông số như liều sâu phần trăm, profile chùm tia, hệ số output và liều điểm tuyệt đối. Dữ liệu thu được được nhập vào phần mềm lập kế hoạch Eclipse để tính toán mô phỏng liều. Điều này đảm bảo rằng liều lượng được cấp phát cho bệnh nhân chính xác, giảm thiểu rủi ro biến chứng và nâng cao hiệu quả điều trị.
II. Phương pháp đo đạc và đánh giá đặc tính chùm tia
Quá trình đánh giá đặc tính liều chùm photon 15MV FF sử dụng các phương pháp đo lường tiêu chuẩn và công cụ hiện đại. Các thông số liều sâu phần trăm (PDD), profile liều, hệ số output (OF) được đo đạc trên phantom nước theo các điều kiện chuẩn. Phương pháp Gamma Index được sử dụng để so sánh dữ liệu đo với dữ liệu tính toán, đánh giá sự phù hợp giữa chúng. Khoảng cách nguồn-bề mặt (SSD) được điều chỉnh ở các giá trị khác nhau (80cm, 100cm, 120cm) để kiểm tra ảnh hưởng của hình học xạ trị đối với liều bức xạ.
2.1. Liều sâu phần trăm và profile liều
Liều sâu phần trăm (PDD) là tỷ lệ liều tại độ sâu z so với liều tại độ sâu chuẩn (thường là 10cm). Thông số này phản ánh cách liều lượng thay đổi theo độ sâu trong mô. Profile liều mô tả sự phân bố liều ngang vuông góc với trục trung tâm chùm tia. Cả hai thông số đều quan trọng cho lập kế hoạch xạ trị chính xác. Dữ liệu PDD và profile được đo ở các kích thước trường chiếu khác nhau, với và không có nêm lọc (wedge filter) để đánh giá toàn diện hiệu suất chùm tia 15MV.
2.2. Hệ số output và liều điểm tuyệt đối
Hệ số output (OF) đo lường sự thay đổi liều theo kích thước trường chiếu. Liều điểm tuyệt đối là liều thực tế được phát xạ tại một điểm cụ thể, thường được tính theo đơn vị cGy (centray). Các thông số này được xác định thông qua đo lường với ion chamber và phim xạ trị hoặc detector hình ảnh. Sự chính xác của các giá trị này ảnh hưởng trực tiếp đến tính chính xác của liều được cấp phát cho bệnh nhân. Phương pháp Gamma Index cho phép đánh giá toàn bộ phân bố liều, chứ không chỉ một điểm duy nhất.
III. Quy trình End to End testing và kiểm chứng
End-to-End testing là một phần quan trọng của commissioning, kiểm tra toàn bộ quá trình từ lập kế hoạch đến cấp phát liều. Quy trình này bao gồm tạo kế hoạch 3D-CRT trên phần mềm Eclipse v13.6 với các tham số liều tương tự như các đo đạc thực tế. Liều được tính toán trên Eclipse sau đó được so sánh với dữ liệu đo đạc sử dụng phương pháp Gamma Index với tiêu chí chấp nhận (thường là 3%/3mm hoặc 2%/2mm). Kết quả cho phép xác minh rằng hệ thống lập kế hoạch tính toán liều một cách chính xác, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong điều trị lâm sàng.
3.1. Thuật toán tính toán liều trong Eclipse
Eclipse sử dụng các thuật toán tính toán liều tiên tiến, chẳng hạn như Anisotropic Analytical Algorithm (AAA) hoặc Acuros XB, để mô phỏng phân bố liều 3D trong mô bệnh nhân. Các thuật toán này tính đến tương tác bức xạ vật chất, tán xạ Compton, và hiệu ứng bóng tối. Để commissioning chính xác, các tham số chùm tia (beam parameters) như PDD, profile liều, hệ số output phải được nhập vào Eclipse với độ chính xác cao. Kỹ năng này đảm bảo rằng các tính toán liều phục vụ cho lập kế hoạch điều trị là đáng tin cậy.
3.2. Phương pháp Gamma Index và tiêu chí chấp nhận
Phương pháp Gamma Index so sánh dữ liệu đo đạc với dữ liệu tính toán bằng cách kết hợp sai khác liều (DD) và khoảng cách chấp nhận (DTA). Giá trị Gamma được tính cho mỗi điểm: Gamma = min[√((DD/ΔDD)² + (DTA/ΔDTA)²)]. Điểm được chấp nhận nếu Gamma ≤ 1, thường với tiêu chí 3%/3mm hoặc 2%/2mm. Tỷ lệ điểm chấp nhận cao (>95%) chứng minh rằng chùm photon 15MV FF hoạt động đúng theo đặc tính, sẵn sàng cho ứng dụng lâm sàng.
IV. Kết quả thảo luận và hướng phát triển
Kết quả từ việc đánh giá đặc tính liều chùm photon 15MV FF của máy VitalBeam tại Bệnh viện Trung Ương Quân Đội 108 cho thấy rằng chùm tia hoạt động trong các giới hạn chấp nhận theo tiêu chuẩn quốc tế. Liều sâu phần trăm, profile liều, và hệ số output đều phù hợp với các giá trị kỳ vọng. End-to-End testing xác nhận rằng hệ thống lập kế hoạch Eclipse tính toán liều chính xác. Các phát hiện này cho phép máy VitalBeam được đưa vào sử dụng lâm sàng với độ tin cậy cao, cải thiện chất lượng điều trị ung thư và giảm rủi ro biến chứng cho bệnh nhân.
4.1. Kết luận về commissioning chùm photon 15MV FF
Commissioning chùm photon 15MV FF của máy VitalBeam đã được hoàn thành thành công với các dữ liệu chi tiết về PDD, profile liều, OF, và liều điểm tuyệt đối. Tất cả các thông số đều đạt tiêu chuẩn IAEA TRS-398 và AAPM MPPG. Phương pháp Gamma Index với tiêu chí 3%/3mm cho kết quả >95% điểm chấp nhận, xác minh tính chính xác của chùm tia. Dữ liệu này được nhập vào Eclipse và kiểm chứng qua End-to-End testing. Quá trình commissioning hoàn thiện đảm bảo an toàn và hiệu quả cho xạ trị bệnh nhân tại bệnh viện.
4.2. Hướng phát triển và ứng dụng lâm sàng
Dữ liệu commissioning chùm photon 15MV FF từ máy VitalBeam mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi trong xạ trị ung thư tại Viện. Hướng phát triển bao gồm: mở rộng commissioning cho các chùm tia khác (electron, 10MV), phát triển kế hoạch xạ trị cường độ điều biến (IMRT) và xạ trị tổng thân (WBRT). Các nghiên cứu thêm về hiệu ứng sinh học của chùm 15MV FF cũng cần thiết. Ứng dụng lâm sàng sẽ giúp cải thiện tỷ lệ kiểm soát ung thư, giảm độc tính cho mô lành, nâng cao chất lượng sống của bệnh nhân.
