Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Theo báo cáo về ung thư năm 2020 của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hằng năm trên thế giới ghi nhận hơn 14 triệu ca mắc mới và khoảng 8,3 triệu người tử vong do ung thư. Tại Việt Nam, số liệu từ Viện Nghiên cứu Phòng chống Ung thư cho thấy trung bình mỗi năm có khoảng 115.000 ca mắc mới và từ 50.000 đến 70.000 ca tử vong. Trong số các phương pháp điều trị ung thư phổ biến hiện nay như phẫu thuật, hóa trị và xạ trị, phương pháp xạ trị ngoài bằng máy gia tốc tuyến tính giữ vai trò quan trọng nhờ tính chất không xâm lấn, khả năng tối ưu hóa liều hấp thụ tại khối u và giảm thiểu tổn thương tới các cơ quan lành xung quanh.

Nhằm nâng cao hiệu quả điều trị, Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 đã tiến hành lắp đặt hệ thống máy gia tốc xạ trị VitalBeam từ tháng 6 năm 2020. Dòng máy này do hãng Varian Medical Systems (Hoa Kỳ) giới thiệu vào năm 2015, được phát triển trên nền tảng kỹ thuật của dòng máy TrueBeam nhằm cung cấp giải pháp xạ trị chính xác, an toàn, rút ngắn thời gian điều trị với chi phí đầu tư hợp lý. Trước khi đưa một hệ thống máy gia tốc xạ trị vào vận hành lâm sàng, việc thực hiện quy trình commissioning (thu nhận đặc tính và kiểm chuẩn chùm tia bức xạ) là giai đoạn kỹ thuật mang tính bắt buộc. Dữ liệu vật lý đo đạc từ quá trình này đóng vai trò là cơ sở dữ liệu đầu vào cho hệ thống lập kế hoạch điều trị (Treatment Planning System - TPS), quyết định trực tiếp đến độ chính xác của liều xạ phân bố trên cơ thể bệnh nhân.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể như sau:

  1. Thu nhận các thông số vật lý đặc trưng của chùm bức xạ photon 15MV FF (Flattening Filter - tác giả ghi chú là chùm không tấm lọc phẳng trong phần tóm tắt và FF trong nội dung kỹ thuật) phát ra từ máy gia tốc xạ trị VitalBeam tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 trên môi trường phantom nước.
  2. Đo đạc và ghi nhận 4 nhóm thông số liều cơ bản: liều sâu phần trăm (Percent Depth Dose - PDD), profile liều (phân bố liều ngang), hệ số đầu ra (Output Factor - OF) và liều điểm tuyệt đối đối với cả trường mở (Open Field) và các trường có sử dụng nêm lọc (Wedge).
  3. So sánh dữ liệu thực nghiệm đo đạc với bộ dữ liệu chuẩn của nhà sản xuất (Golden Beam Data - GBD) nhằm kiểm chứng độ tin cậy của chùm tia sau lắp đặt.
  4. Nhập dữ liệu đo đạc vào phần mềm lập kế hoạch Eclipse phiên bản 13.6, thiết lập kế hoạch chiếu xạ 3D-CRT để tính toán phân bố liều bằng hai thuật toán giải tích AAA và AXB, sau đó so sánh độ sai lệch giữa dữ liệu mô phỏng và dữ liệu đo thực tế.
  5. Đánh giá mức độ tương đồng giữa các tập dữ liệu bằng phương pháp Gamma Index 1 chiều.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Chùm tia bức xạ photon mức năng lượng 15MV FF phát ra từ hệ thống máy gia tốc VitalBeam; các đặc trưng liều lượng hấp thụ trong môi trường phantom nước tiêu chuẩn.
  • Phạm vi không gian: Khoa Xạ trị - Xạ phẫu, Bệnh viện Trung ương Quân đội 108, Hà Nội.
  • Phạm vi thời gian: Giai đoạn tiếp nhận, lắp đặt và kiểm chuẩn thiết bị trong các năm 2020 – 2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nghiên cứu vận dụng các khái niệm và công thức chuẩn tắc trong vật lý xạ trị (theo quy chuẩn TRS-398 của IAEA và hướng dẫn của Hiệp hội Các nhà Vật lý Y học Hoa Kỳ - AAPM):

  • Liều sâu phần trăm (PDD): Tỷ số giữa liều hấp thụ $D_d$ tại độ sâu $d$ trên trục trung tâm (CAX) của phantom nước so với liều hấp thụ $D_{d0}$ tại độ sâu tham chiếu đạt cực đại liều $d_0$ (thường là $d_{max}$): $$P = \frac{D_d}{D_{d0}} \times 100$$
  • Profile chùm tia và Tỷ số ngoài trục (Off Axis Ratio - OAR): Khảo sát phân bố liều vuông góc với trục trung tâm dọc theo các hướng Inline (trục dọc hướng vào máy), Crossline (trục ngang trái - phải) và Diagonal (đường chéo), chuẩn hóa về 100% tại tâm trục: $$\text{OAR}(x, d, A_d) = \frac{D(x, d, A_d, \text{SSD}, W)}{D(0, d, A_d, \text{SSD}, W)}$$
  • Hệ số đầu ra tổng (Total scatter output factor - $S_{c,p}$ hoặc OF): Xác định suất liều tại độ sâu tham chiếu (10 cm) ứng với kích thước trường chiếu bất kỳ so với trường tham chiếu $10 \times 10\text{ cm}^2$: $$S_{c,p} = S_c \times S_p$$ Trong đó $S_c$ là hệ số tán xạ collimator trong đầu máy và $S_p$ là hệ số tán xạ sinh ra trong phantom.
  • Thuật toán tính liều tích hợp trên TPS Eclipse v13.6:
    • Thuật toán AAA (Anisotropic Analytical Algorithm): Do Ulmer và Kaissl phát triển, sử dụng mô hình tích chập/chồng chập chùm bút chì 3D (pencil beam superposition) dựa trên dữ liệu mô phỏng Monte Carlo (chương trình EGSnrc), phân tách chùm tia thành thông lượng photon sơ cấp, photon tán xạ ngoài trục và electron tán xạ.
    • Thuật toán AXB (Acuros External Beam): Phương pháp giải tích số trực tiếp phương trình vận chuyển Boltzmann tuyến tính (Linear Boltzmann Transport Equation - LBTE) cho cả photon và electron, tính toán chính xác sự tương tác vật lý trực tiếp với các cấu trúc mô có mật độ và thành phần hóa học không đồng nhất.

Phương pháp phân tích và đánh giá sai số

Độ tương đồng giữa các phân bố liều được đánh giá bằng phương pháp Gamma Index ($\gamma$) trong không gian 1 chiều theo tiêu chuẩn của Low et al. Tiêu chí kiểm tra được tác giả thiết lập là sai số liều $\delta D = 2%$ và sai số khoảng cách chấp nhận được $\delta r (\text{DTA}) = 2\text{ mm}$ ($2%/2\text{ mm}$). Với mỗi điểm khảo sát: $$\Gamma(r_R, r_E) = \sqrt{\frac{(r_E - r_R)^2}{\text{DTA}^2} + \frac{(D_E - D_R)^2}{\Delta D^2}}$$ Nếu chỉ số $\gamma \le 1$, điểm tính toán đạt yêu cầu. Toàn bộ đường phân bố liều được coi là tương đồng và đạt chuẩn nghiệm thu khi tỷ lệ các điểm có $\gamma \le 1$ đạt từ $95%$ trở lên. Tác giả đã tự xây dựng một đoạn mã nguồn bằng ngôn ngữ lập trình C++ để đọc các tệp dữ liệu thực nghiệm và tệp dữ liệu mô phỏng/GBD nhằm tính toán tự động chỉ số Gamma Index.

Thiết bị và phương pháp thực nghiệm

  • Hệ thống phantom nước: Bể phantom nước điều khiển 3 chiều của hãng IBA Dosimetry, kích thước ngoài $675 \times 645 \times 560\text{ mm}^3$, thể tích quét hiệu dụng $480 \times 480 \times 410\text{ mm}^3$, thể tích chứa 200 lít nước, chiều dày thành bể bằng vật liệu acrylic là 15 mm.
  • Đầu dò ion hóa:
    • Buồng ion hóa CC13 (IBA Dosimetry): Thể tích vùng nhạy $0{,}13\text{ cm}^3$, chiều dài hốc $5{,}8\text{ mm}$, bán kính hốc $3{,}0\text{ mm}$, vách và điện cực trung tâm làm bằng vật liệu C552 dày $0{,}4\text{ mm}$ ($0{,}070\text{ g/cm}^2$), dùng cho đo liều tuyệt đối và tương đối.
    • Buồng ion hóa Razor (IBA Dosimetry): Thể tích vùng nhạy siêu nhỏ $0{,}01\text{ cm}^3$, chiều dài hốc $3{,}6\text{ mm}$, bán kính $1\text{ mm}$, điện cực trung tâm làm bằng graphite, vách C552 dày $0{,}088\text{ g/cm}^2$, chuyên dùng đo các trường chiếu hẹp và vùng có gradient liều cao.
  • Hệ thống điều khiển và phần mềm ghi nhận: Bộ điều khiển chuyển động đa trục CCU (Common Control Unit) kết nối với máy tính vận hành phần mềm OmniPro-Accept (IBA Dosimetry, CHLB Đức).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương này trình bày cơ sở tổng quan về thiết bị, bối cảnh lắp đặt máy VitalBeam tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 và quy trình kỹ thuật commissioning:

  • Cấu tạo máy gia tốc VitalBeam: Gồm 5 khối chính: Standy (chứa hệ thống nước và khí làm mát, nâng đỡ cần trục), Bộ phát sóng (bộ điều chế xung, nguồn Klystron), Gantry (quay quanh giường từ $-185^\circ$ đến $+185^\circ$ với tốc độ 1 vòng/phút, chứa súng điện tử Triode, ống dẫn sóng chân không áp suất $10^{-6}\text{ torr}$, bộ AFC, hệ uốn chùm tia $270^\circ$, bia tạo chùm photon, buồng ion hóa có suất liều tối đa $2400\text{ MU/phút}$), Giường điều trị (xoay góc $-95^\circ$ đến $+95^\circ$) và Hệ thống điều khiển.
  • Hệ thống chuẩn trực đầu máy: Bộ chuẩn trực sơ cấp hình nón; 2 cặp ngàm $X_1, X_2$ (tọa độ từ $-10\text{ cm}$ đến $+20\text{ cm}$) và $Y_1, Y_2$ (tọa độ từ $-2\text{ cm}$ đến $+20\text{ cm}$) tạo trường mở tối đa $40 \times 40\text{ cm}^2$ với tốc độ di chuyển $2{,}5\text{ cm/s}$; bộ chuẩn trực đa lá MLC gồm 120 lá (40 cặp lá trung tâm dày 5 mm, 20 cặp lá ngoại vi dày 10 mm).
  • Cấu hình máy tại Bệnh viện TWQĐ 108: Cung cấp chùm photon năng lượng 6MV FF, 15MV FF và chùm electron các mức 6, 9, 12, 15 MeV.
  • Định nghĩa và quy trình commissioning 7 bước: (1) Đo đạc, ghi nhận dữ liệu chùm tia; (2) So sánh, đánh giá độ chính xác với GBD; (3) Nhập dữ liệu vào hệ thống TPS; (4) Mô phỏng, phát triển các phương pháp đo liều và lập kế hoạch; (5) Xác minh tính chính xác; (6) Thiết lập phương pháp kiểm soát chất lượng (QC); (7) Lập văn bản báo cáo. Tác giả tham gia trực tiếp từ bước 1 đến bước 5 cho chùm photon 15MV FF.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết và thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết phương pháp toán - lý của các tham số chùm tia, thuật toán tính liều và cách thức bố trí thí nghiệm:

  • Nguyên lý đo đạc: Thiết lập khoảng cách nguồn - bề mặt (SSD) hoặc nguồn - tâm (SAD). Với trường mở, PDD và profile được đo với 11 kích thước trường từ $2 \times 2\text{ cm}^2$ đến $40 \times 40\text{ cm}^2$. Profile được quét ở các độ sâu $d_{max}$, 5 cm, 10 cm, 20 cm và 30 cm.
  • Hệ đo cho trường có nêm: Khảo sát 4 góc nêm lọc vật lý: $15^\circ$, $30^\circ$, $45^\circ$, $60^\circ$ tại các khoảng cách SSD = 80 cm, 100 cm và 120 cm với các kích thước trường $4 \times 4$, $10 \times 10$, $15 \times 15$, $20 \times 20$, $30 \times 30$ và $30 \times 40\text{ cm}^2$.
  • Đo liều điểm tuyệt đối và Output Factor: Đo tại độ sâu 10 cm, SSD = 100 cm cho trường tham chiếu $10 \times 10\text{ cm}^2$ và các trường bổ sung tại SSD = 95 cm, độ sâu 5 cm.
  • Mô phỏng TPS và công cụ tính toán: Giới thiệu cấu trúc toán học của thuật toán AAA (chia lưới voxel 1–5 mm) và AXB (chia lưới voxel 1–3 mm). Trình bày đoạn mã C++ xử lý dữ liệu kiểm tra tiêu chuẩn Gamma Index ($2%/2\text{ mm}$).

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu thu được từ quá trình đo đạc thực nghiệm và kết quả so khớp Gamma Index giữa các tập dữ liệu:

  • Liều sâu phần trăm (PDD):
    • Đối với trường mở: Chỉ số Gamma Index đạt từ $94%$ đến $99%$ ở các trường chiếu từ $3 \times 3\text{ cm}^2$ đến $40 \times 40\text{ cm}^2$.
    • Đối với các trường sử dụng nêm lọc ($15^\circ, 30^\circ, 45^\circ, 60^\circ$): Hầu hết các kích thước trường và khoảng cách SSD (80, 100, 120 cm) đều đạt tỷ lệ Gamma Index $99%$. Cá biệt có trường $4 \times 4\text{ cm}^2$ nêm $15^\circ$ tại SSD = 80 cm đạt $82%$.
  • Lateral Profile liều: Phân tích mức độ suy giảm chỉ số Gamma Index khi kích thước trường chiếu và độ sâu tăng lên.
    • Trường mở tại SSD = 100 cm: Trường $10 \times 10\text{ cm}^2$ đạt $99%$ tại $d_{max}$, $100%$ tại độ sâu 20 cm và 30 cm, nhưng chỉ đạt $60%$ tại độ sâu 5 cm và $56%$ tại độ sâu 10 cm. Các trường lớn như $30 \times 30\text{ cm}^2$ và $40 \times 40\text{ cm}^2$ có tỷ lệ điểm đạt tiêu chuẩn Gamma Index giảm sút rõ rệt (xuống mức từ $0%$ đến $45%$).
    • Trường nêm $15^\circ$: Trường $4 \times 4\text{ cm}^2$ duy trì độ tương đồng cao ($99% - 100%$) ở mọi độ sâu; trường $10 \times 10\text{ cm}^2$ đạt từ $90%$ đến $100%$; trong khi trường $20 \times 20\text{ cm}^2$ và $30 \times 30\text{ cm}^2$ giảm xuống còn $31% - 71%$.
    • Trường nêm $30^\circ$: Trường $4 \times 4\text{ cm}^2$ đạt $74% - 100%$, trường $10 \times 10\text{ cm}^2$ đạt $60% - 100%$; các trường lớn hơn có độ sai khác lớn tại các độ sâu ngoài 10 cm.
  • Liều điểm tuyệt đối và hệ số Output: So sánh sự sai khác giữa số liệu đo thực tế với dữ liệu vàng GBD và kết quả tính toán của 2 thuật toán AAA, AXB trên phần mềm Eclipse v13.6.

Kết quả và đóng góp

Số liệu thực nghiệm tổng hợp

Các bảng số liệu trích xuất từ văn bản thể hiện tỷ lệ đạt chuẩn Gamma Index ($2%/2\text{ mm}$, ngưỡng chấp nhận $\ge 95%$) đối với thông số PDD và Profile liều:

Bảng 1: Chỉ số Gamma Index của liều sâu phần trăm (PDD) theo kích thước trường và nêm lọc

Kích thước trường ($\text{cm}^2$) Trường mở (SSD 100) Wedge $15^\circ$ (SSD 100) Wedge $15^\circ$ (SSD 80) Wedge $15^\circ$ (SSD 120) Wedge $30^\circ$ (SSD 100) Wedge $45^\circ$ (SSD 100) Wedge $60^\circ$ (SSD 100)
$3 \times 3$ $94%$ - - - - - -
$4 \times 4$ $94%$ $99%$ $82%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$
$6 \times 6$ $94%$ - - - - - -
$8 \times 8$ $94%$ - - - - - -
$10 \times 10$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$
$20 \times 20$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$
$20 \times 40$ - - - - - $99%$ $99%$
$30 \times 30$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ - -
$30 \times 40$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ $99%$ - -
$40 \times 40$ $95%$ - - - - - -

Bảng 2: Chỉ số Gamma Index của Lateral Profile liều tại SSD = 100 cm

Kích thước trường ($\text{cm}^2$) Điều kiện trường $d_{max} = 3\text{ cm}$ $d = 5\text{ cm}$ $d = 10\text{ cm}$ $d = 20\text{ cm}$ $d = 30\text{ cm}$
$4 \times 4$ Trường mở $99%$ $74%$ $71%$ $68%$ $100%$
$4 \times 4$ Wedge $15^\circ$ $99%$ $99%$ $100%$ $99%$ $100%$
$4 \times 4$ Wedge $30^\circ$ $100%$ $100%$ $100%$ $74%$ $97%$
$10 \times 10$ Trường mở $99%$ $60%$ $56%$ $100%$ $100%$
$10 \times 10$ Wedge $15^\circ$ $99%$ $100%$ $97%$ $97%$ $90%$
$10 \times 10$ Wedge $30^\circ$ $100%$ $76%$ $77%$ $60%$ $68%$
$20 \times 20$ Trường mở $71%$ $45%$ $44%$ $76%$ $66%$
$20 \times 20$ Wedge $15^\circ$ $71%$ $67%$ $60%$ $47%$ $37%$
$30 \times 30$ Trường mở $33%$ $45%$ $25%$ $31%$ $23%$
$40 \times 40$ Trường mở - $15%$ $45%$ $4%$ $0%$

Kiến nghị và giải pháp của tác giả

  • Đối với các trường chiếu có độ tương đồng Gamma Index đạt trên $95%$ (đặc biệt là đường phân bố PDD ở hầu hết các kích thước trường và profile ở các trường chiếu nhỏ), dữ liệu đo đạc đủ điều kiện tin cậy để nhập vào hệ thống TPS Eclipse phục vụ mô phỏng liều.
  • Đối với profile ở các kích thước trường chiếu lớn ($20 \times 20\text{ cm}^2$ trở lên) và độ sâu lớn, do tỷ lệ điểm đạt tiêu chuẩn Gamma Index giảm thấp, tác giả chỉ ra sự cần thiết phải kiểm tra, hiệu chỉnh lại thiết lập hình học đầu dò, kiểm tra độ phẳng/độ đối xứng của chùm tia hoặc thực hiện đo lặp lại nhiều lần trước khi phê duyệt dữ liệu lâm sàng.
  • Khi lập kế hoạch điều trị trên TPS Eclipse v13.6, việc lựa chọn giữa thuật toán AAA và AXB cần được cân nhắc tùy theo từng trường hợp bệnh lý cụ thể, căn cứ vào yêu cầu về thời gian tính toán và mức độ không đồng nhất của mô giải phẫu.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

  • Hoàn thành việc thu nhận và kiểm chuẩn tập dữ liệu liều thực tế của chùm bức xạ photon 15MV FF trên máy VitalBeam mới lắp đặt tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108.
  • Cung cấp cơ sở dữ liệu so sánh định lượng giữa dữ liệu thực nghiệm tại chỗ với bộ dữ liệu chuẩn GBD của hãng Varian và dữ liệu tính toán từ hai thuật toán giải tích hiện đại AAA và AXB.
  • Tự phát triển chương trình mã nguồn C++ hỗ trợ tính toán chỉ số Gamma Index 1 chiều, tạo công cụ độc lập phục vụ kiểm chuẩn dữ liệu đo đạc vật lý y khoa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận trong văn bản

  • Đánh giá Gamma Index mới chỉ được thực hiện trong không gian 1 chiều dọc theo từng trục đo riêng biệt, chưa mở rộng ra không gian phân bố liều 2 chiều hoặc 3 chiều do giới hạn về thời gian làm đồ án.
  • Nghiên cứu chỉ tập trung khảo sát duy nhất mức năng lượng photon 15MV FF, chưa tiến hành commissioning đồng bộ cho mức năng lượng photon 6MV FF và các mức năng lượng electron (6, 9, 12, 15 MeV) được trang bị trên hệ thống máy VitalBeam của bệnh viện.
  • Phân bố profile liều ở các trường chiếu lớn ($30 \times 30\text{ cm}^2, 40 \times 40\text{ cm}^2$) và độ sâu lớn ghi nhận mức độ sai lệch đáng kể so với dữ liệu tham chiếu, chưa hoàn thiện việc tìm nguyên nhân triệt để và đo đạc tái kiểm chuẩn.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Tiếp tục thực hiện quy trình commissioning và nghiệm thu đặc tính cho chùm photon 6MV FF cùng toàn bộ các mức năng lượng của chùm electron.
  • Triển khai đầy đủ quy trình kiểm tra toàn diện End-to-End testing từ khâu chụp mô phỏng CT, định vị, lập kế hoạch trên TPS, truyền dữ liệu sang máy gia tốc và đo kiểm chứng liều thực tế phát ra bằng buồng ion hóa.
  • Nâng cấp thuật toán và công cụ tính toán Gamma Index sang không gian 2D và 3D nhằm đánh giá toàn diện thể tích phân bố liều.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho các nhóm đối tượng và mục đích sau:

  • Kỹ sư Vật lý Y khoa và Cán bộ Xạ trị: Là tài liệu tham khảo trực tiếp cho quy trình tiếp nhận, đo đạc commissioning và kiểm soát chất lượng (QC) máy gia tốc xạ trị VitalBeam hoặc các dòng máy tương đương của hãng Varian (như TrueBeam).
  • Sinh viên, Học viên chuyên ngành Kỹ thuật Hạt nhân và Vật lý Kỹ thuật: Cung cấp tài liệu thực tế về phương pháp bố trí thực nghiệm đo liều trong phantom nước, các thông số kỹ thuật của buồng ion hóa tiêu chuẩn CC13 và Razor, cũng như phương pháp xử lý dữ liệu đo đạc bằng phần mềm chuyên dụng OmniPro-Accept.
  • Các nghiên cứu so sánh thuật toán tính liều: Phần phân tích lý thuyết và so sánh dữ liệu giữa thuật toán AAA (Convolution/Superposition) và AXB (Linear Boltzmann Transport Equation) trên TPS Eclipse v13.6 là tài liệu hữu ích cho các đề tài nghiên cứu về độ chính xác tính toán liều trong môi trường xạ trị.
  • Mã nguồn tính toán: Đoạn mã nguồn C++ tính toán Gamma Index 1 chiều có thể được tái sử dụng hoặc phát triển thêm cho các bài toán đối sánh phân bố liều lượng bức xạ.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận tập trung nghiên cứu trên dòng máy gia tốc nào và tại cơ sở y tế nào?

Nghiên cứu được thực hiện trên hệ thống máy gia tốc xạ trị VitalBeam do hãng Varian Medical Systems sản xuất, được lắp đặt tại Khoa Xạ trị - Xạ phẫu, Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 từ tháng 6 năm 2020.

2. Những thông số liều bức xạ cụ thể nào đã được tiến hành đo đạc trong nghiên cứu?

Tác giả đã đo đạc 4 thông số liều cơ bản của chùm bức xạ photon 15MV FF trên phantom nước:

  • Liều sâu phần trăm (PDD)
  • Profile chùm tia (phân bố liều ngang dọc theo các trục)
  • Hệ số đầu ra (Output Factor - $S_{c,p}$)
  • Liều điểm tuyệt đối Các thông số này được khảo sát trên cả trường mở và các trường có sử dụng nêm lọc ở các góc $15^\circ, 30^\circ, 45^\circ, 60^\circ$.

3. Phương pháp Gamma Index được áp dụng với tiêu chí sai số nào và điều kiện chấp nhận ra sao?

Phương pháp Gamma Index được thực hiện trong không gian 1 chiều với tiêu chí sai số liều $\delta D = 2%$ và khoảng cách tới hạn $\text{DTA} = 2\text{ mm}$ ($2%/2\text{ mm}$). Một điểm đo được coi là đạt yêu cầu khi có chỉ số $\gamma \le 1$. Tập dữ liệu được đánh giá là tương đồng và chấp nhận được khi tổng số điểm đạt $\gamma \le 1$ chiếm từ $95%$ trở lên.

4. Hai thuật toán tính toán liều nào được tích hợp trong phần mềm Eclipse v13.6 để so sánh với thực nghiệm?

Hai thuật toán được sử dụng là:

  • AAA (Anisotropic Analytical Algorithm): Thuật toán giải tích bất đẳng hướng dựa trên mô hình tích chập chùm bút chì 3D và mô phỏng Monte Carlo.
  • AXB (Acuros External Beam): Thuật toán giải trực tiếp phương trình vận chuyển Boltzmann tuyến tính (LBTE), mô tả tương tác vật lý trực tiếp với các cấu trúc vật chất không đồng nhất.

5. Kết quả đánh giá Gamma Index cho phân bố liều sâu phần trăm (PDD) và Profile liều có sự khác biệt như thế nào?

Dữ liệu PDD đạt độ tương đồng rất cao với chỉ số Gamma Index đạt từ $94%$ đến $99%$ ở hầu hết các kích thước trường mở và trường nêm lọc. Ngược lại, dữ liệu Profile liều ngang chỉ đạt độ tương đồng cao ở các kích thước trường nhỏ ($4 \times 4\text{ cm}^2, 10 \times 10\text{ cm}^2$); khi kích thước trường tăng lên ($20 \times 20\text{ cm}^2, 30 \times 30\text{ cm}^2, 40 \times 40\text{ cm}^2$) và ở các độ sâu lớn, tỷ lệ điểm đạt Gamma Index suy giảm đáng kể, có trường hợp giảm xuống dưới $50%$ hoặc $0%$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Thị Ngọc Ánh đã hoàn thành việc thu nhận và kiểm chuẩn thực nghiệm các đặc trưng chùm bức xạ photon 15MV FF từ máy gia tốc VitalBeam tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108. Nghiên cứu đã xác lập quy trình đo đạc chuẩn trên phantom nước với hệ buồng ion hóa CC13 và Razor, đồng thời kiểm chứng độ tương đồng của dữ liệu thực nghiệm với dữ liệu chuẩn GBD và dữ liệu mô phỏng từ phần mềm TPS Eclipse v13.6 (thuật toán AAA và AXB) qua phương pháp Gamma Index $2%/2\text{ mm}$. Kết quả cho thấy đường liều sâu phần trăm PDD đạt độ tin cậy cao đáp ứng tiêu chuẩn nghiệm thu, trong khi các sai lệch ghi nhận ở profile liều trường lớn cung cấp cơ sở kỹ thuật quan trọng để tiếp tục hiệu chỉnh trước khi đưa thiết bị vào ứng dụng xạ trị lâm sàng.