MỞ ĐẦU Ung thƣ vú đƣợc xem là một trong những nguyên nhân gây tử vong thứ hai ở phụ nữ tại các nƣớc phát triển cũng nhƣ các nƣớc kém phát triển. Việc phát hiện sớm ung thƣ vú cũng nhƣ tầm soát thƣờng xuyên là việc làm rất cần thiết để nâng cao chất lƣợng cuộc sống và tăng tỷ lệ sống cũng nhƣ tuổi thọ đối với phụ nữ. Do đó, các thiết bị kỹ thuật phục vụ nhu cầu này đã và đang đƣợc nghiên cứu với nhiều phƣơng pháp khác nhau nhƣ siêu âm, cộng hƣởng từ, lấy mẫu bệnh phẩm qua sinh thiết,… Trong đó, phƣơng pháp Mammography bằng máy X quang nhũ ảnh đƣợc xem là tiêu chuẩn vàng trong việc phát hiện sớm ung thƣ vú. Phƣơng pháp này sử dụng liều bức xạ thấp, chi phí tƣơng đối thấp và có độ nhạy tốt có thể chụp đƣợc khối u có kích thƣớc rất nhỏ.
Tuy nhiên, phƣơng pháp này cũng bộc lộ khuyết điểm là khó phát hiện đối với vú có độ dày cao, cụ thể là mô tuyến vú và mô mỡ. Các mô vú dày đặc có thể che giấu khối u trên nhũ ảnh. Điều này có thể gây ra việc không thể phát hiện khối u do không nhìn thấy. Để giải quyết vấn đề này, kỹ thuật Breast Tomosynthesis đƣợc đề xuất để làm giảm hoặc loại bỏ ảnh hƣởng bất lợi của các mô chồng.
Kỹ thuật Breast Tomosynthesis đã và đang đƣợc nghiên cứu để nhằm thay thế phƣơng pháp Mammography nhờ việc chụp ở các góc khác nhau trong một giới hạn góc nhất định sẽ cho đƣợc hình ảnh tối ƣu, đặc biệt là các mô dày khó phát hiện đƣợc khối u. Luận văn này trình bày về hai phƣơng pháp Mammography và Breast Tomosynthesis. Trong đó, chƣơng trình mô phỏng Monte Carlo PENELOPE mô phỏng sự truyền năng lƣợng photon đến vật liệu bất kỳ kết hợp cùng PENEASY, một chƣơng trình tạo ảnh, để mô phỏng khả năng phát hiện khối u thông qua phantom nhũ ảnh đƣợc tạo từ PENELOPE. Mô hình thiết bị và phantom đƣợc tham khảo từ một thiết bị và phantom thật.
Qua đó, so sánh với các kết quả thực tế nhằm chọn ra đƣợc cấu hình tốt nhất cho việc chế tạo thiết bị tối ƣu nhất để phát hiện đƣợc những khối u nhỏ nhất mà vẫn ở năng lƣợng mức thấp nhất có thể mà không ảnh hƣởng lớn đến bệnh nhân. Bên cạnh đó, việc phát triển thêm chƣơng trình PENELOPE cũng nhƣ so sánh với các chƣơng trình mô phỏng khác là cần thiết để có đƣợc những kết quả tốt nhất và ứng dụng trong thực tiễn. PHƢƠNG PHÁP MAMMOGRAPHY .2 Liều bức xạ. PHƢƠNG PHÁP BREAST TOMOSYNTHESIS.1 Hệ thống và thông số .1 Thiết kế hệ thống .1 Bóng X quang di động .2 Đầu dò di động .1 Thông số KVp .2 Độ rộng góc chụp và số góc chụp .3 Liều bức xạ .1 Thƣớc đo liều bức xạ .2 Các thông số ảnh hƣởng đến liều bức xạ .1 Điện áp bóng và phổ X quang .2 Thông số hình học.4 Phƣớng pháp tái tạo ảnh Filter Backprojection .2 Hàm chuyển đổi .5 Hạn chế của Breast Tomosynthesis.
ỨNG DỤNG CHƢƠNG TRÌNH PENELOPE TRONG MÔ PHỎNG NHŨ ẢNH .1 Nguyên lý tạo ảnh X quang .2 Giới thiệu PENELOPE .3 Giới thiệu PENEASY.5 Mô hình thực nghiệm .52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .TỔNG QUAN Ung thƣ vú là loại ung thƣ phổ biến thứ hai trên thế giới và là bệnh ung thƣ phổ biến nhất ở phụ nữ.67 triệu trƣờng hợp ung thƣ mới đƣợc chẩn đoán trong năm 2012 (25% của tất cả các bệnh ung thƣ). Đây là loại ung thƣ phổ biến nhất ở phụ nữ trong cả hai khu vực phát triển (794,000 trƣờng hợp) và kém phát triển (883,000 trƣờng hợp). Ung thƣ vú đƣợc xếp hạng là nguyên nhân thứ năm gây tử vong do ung thƣ nói chung (522,000 trƣờng hợp) và đó cũng là nguyên nhân thƣờng gặp nhất gây tử vong do ung thƣ ở các vùng kém phát triển (324,000 trƣờng hợp. Ở những vùng phát triển hơn, đây là nguyên nhân gây tử vong thứ hai (198,000) sau ung thƣ phổi [1].1: Tỷ lệ bệnh và tử vong tại các vùng trên thế giới.
Tỷ lệ cao nhất nằm ở Singapore với 65. Tăng trƣởng kinh tế nhanh và tỷ lệ thất nghiệp thấp đã chuyển đổi Singapore từ một nƣớc đang phát triển thành một nƣớc phát triển trong vòng bốn thập niên với tiêu chuẩn sống cao và dịch vụ y tế tiên tiến. Tuy nhiên, cũng trong thời gian đó, tỷ lệ mắc bệnh ung thƣ vú mới ở phụ nữ đƣợc chẩn đoán tại Singapore trên 100,000 dân tăng gấp ba lần từ 21.7 trong giai đoạn 2006 - 2010, và đến 65.7 trong năm 2012, cao hơn Việt Nam ba lần. Philippines cũng có một tỷ lệ tƣơng đối cao với 1/13 phụ nữ dự kiến có thể sẽ có dấu hiệu trong cuộc đời, và tỷ lệ năm 10 2012 là 47/100,000 dân, tăng 25% so với 10 năm trƣớc.
Indonesia và Malaysia đứng vị trí tiếp theo với tỷ lệ mắc bệnh 40.7/100,000 dân trong khi Thái Lan vƣợt Việt Nam với 29. Tƣơng tự các nƣớc Đông Nam Á khác, sự gia tăng tỷ lệ ung thƣ vú đang là xu hƣớng trong Malaysia (25.4%) và Thái Lan (76.5%) từ 2002 đến 2012 (Hình 1. Mặc dù vậy, tỷ lệ này vẫn thấp hơn nhiều so với các nƣớc phƣơng Tây. Dữ liệu đƣợc so sánh với các nƣớc phát triển hơn, nhƣ Úc đƣợc xem là một trong những nƣớc hàng đầu có tỷ lệ ung thƣ vú cao.
Nghiên cứu cho thấy, ở Úc, cứ 8 phụ nữ sẽ có 1 ngƣời bị mắc bệnh ung thƣ vú. Tỷ lệ đó ở Úc trong năm 2012 là 118/100,000 dân, cao gần gấp đôi so với tỷ lệ ở Singapore và gần 6 lần so với Việt Nam. Tuy nhiên, khác với các nƣớc Đông Nam Á, tỷ lệ này ở Úc gần nhƣ đƣợc giữ ổn định [2].2: Biểu đồ so sánh tỷ lệ mắc bệnh trên 100,000 dân ở Việt Nam so với các nƣớc Đông Nam Á và Úc [2].1: Tỷ lệ mắc bệnh tại các nƣớc năm 2012 [2]. Vú là bộ phận của cơ thể ở ngực của ngƣời hoặc bụng của thú có núm nhô lên, và với riêng trƣờng hợp của giống cái thì bộ phận này làm chức năng sản sinh ra sữa nuôi con.
Vú đƣợc bọc bởi da, mỗi vú có một núm vú đƣợc bao quanh bởi quầng vú. Quầng vú có màu từ hồng đến nâu sậm, không có lông, và có nhiều tuyến nhờn. Tuyến vú lớn hơn, nằm trong vú tiết sữa, có nhiều thùy, mỗi vú có từ 10 đến 20 ống dẫn sữa để dẫn sữa từ thùy đến 11 núm vú, mỗi ống có lỗ thoát riêng. Phần lớn vú là mô liên kết, mô mỡ (chất béo) và dây chằng Cooper.
Vú nằm trên cơ ngực lớn và thƣờng kéo dài từ đôi xƣơng sƣờn thứ hai đến đôi xƣơng sƣờng thứ sáu trong vị trí giải phẫu học.3: Mặt cắt vú ở phụ nữ trƣởng thành: 1. Ống dẫn sữa (tuyến vú), 7.org) Đối với mô bình thƣờng, tế bào sẽ tiếp tục phát triển và phân chia. Nhƣng đôi khi khả năng này bị hạn chế và xảy ra ở một số trƣờng hợp. Nếu sự bất thƣờng phát sinh, chẳng hạn nhƣ một đột biến, các tế bào có một cơ chế gọi là apoptosis để thực hiện tự hủy.
Một tế bào bình thƣờng trở thành một tế bào khối u, khi một đột biến xảy ra và nó sẽ mất khả năng kiểm soát tỷ lệ phân chia của nó. Khi điều đó xảy ra, các tế bào khối u phát triển và phân chia mà không bị kích thích bởi các yếu tố tăng trƣởng. Hơn nữa, chúng trở nên nhạy cảm với tín hiệu ức chế sự tăng trƣởng và phát triển đột biến ngăn chặn quá trình apoptosis. Trong thực tế, hầu hết các lần, một tế bào khối u không biến thành khối u.
Cuối cùng xuất hiện khi cơ chế apoptosis không hoạt động. Khi các tế bào ung thƣ phân chia, chúng có đƣợc sức đề kháng cao và phát triển các đặc điểm để đảm bảo sự sống còn của chúng. Chúng phát triển các khả năng khiến cho sự tăng trƣởng của các mạch máu mới (angiogenesis) để cung cấp các chất dinh dƣỡng cần thiết cho sự tăng trƣởng nhanh chóng của chúng. Chúng cũng phát triển thành ác tính, nhƣ vậy khả năng né tránh hệ thống miễn dịch, biến sắc để xâm nhập và di căn.
Những đột biến trong mã di truyền có thể bị gây ra bởi một số loại ác tính bên trong hay bên ngoài, hiện vẫn chƣa tìm đƣợc nguyên nhân. Nhƣng nó đƣợc biết đến là một trong các yếu tố có liên quan đến sự tăng nguy cơ ung thƣ vú. Nguy cơ ung thƣ vú ở phụ nữ cao hơn 100 lần so với nam giới. Yếu tố nguy cơ khác là độ tuổi, việc sử dụng thuốc tránh thai hoặc liệu pháp hormone, gia đình và lịch sử cá nhân, chủng tộc và dân tộc.
Ung thƣ vú phát sinh khi một khối u bắt đầu trên các mô vú. Nhƣng ngay cả ở đây, ung thƣ có thể đƣợc lấy trong các cấu trúc khác nhau, chẳng hạn nhƣ ống dẫn hoặc tiểu thùy, và hơn nữa, các tế bào ung thƣ có thể có những đặc điểm khác nhau. Điều này để phân biệt các loại ung thƣ vú. Các loại ung thƣ vú phổ biến là: 12 Ductal carcinoma in situ: bắt nguồn từ các tế bào của ống động mạch nhƣng không xâm nhập vào mô vú xung quanh.
Lobular carcinoma in situ: bắt nguồn từ tế bào thùy nhƣng không xâm nhập vào mô vú xung quanh. Invasive ductal carcinoma: các tế bào ung thƣ phát sinh từ các tế bào của ống động mạch, nhƣng xâm nhập vào mô vú xung quanh và có thể đi đến các bộ phận khác của cơ thể (di căn). Invasive lobular carcinoma: các tế bào ung thƣ hình thành từ các tế bào thùy, xâm lấn các mô xung quanh và có thể di căn.4: Sự khác biệt giữa Ductal carcinoma in situ và Ductal carcinoma invasive [3] A B Hình 1.5: Khối u chụp ở hƣớng nghiêng A: Medio-lateral oblique (MLO) và hƣớng thẳng đứng B: Cranio-caudal (CC) [3]. Nhiều bệnh ung thƣ vú không có triệu chứng rõ ràng, đặc biệt là trong giai đoạn đầu.
Hơn nữa, nhiều triệu chứng có chung đặc điểm bệnh khác ở vú. Một số triệu chứng có thể liên quan đến ung thƣ vú nhƣ: 13 Thay đổi kích thƣớc, hình dạng hoặc cảm giác của vú. Đau hay núm vú co rút Sƣng hoặc khối u trong vú Sƣng hạch bạch huyết Vảy da trên núm vú Kết cấu vỏ cam ở vú Đau vú bất thƣờng hoặc khó chịu 2. PHƢƠNG PHÁP MAMMOGRAPHY 2.1 Thiết bị Nhũ ảnh (Mammography) là một kỹ thuật chụp X quang đặc biệt cho tuyến vú thƣờng dùng cho hỗ trợ chẩn đoán các bệnh lý tuyến vú ở phụ nữ.
