Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Xạ trị hướng dẫn hình ảnh - IGRT và các kỹ thuật tiếp cận (Image guided radiation therapy - IGRT)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn đề cập đến chủ yếu là kỹ thuật tiếp cận IGRT mà phương pháp off-line triển khai tại bệnh viện Ung Bướu Nghệ An và on-line triển khai tại bệnh viện K TW giới hướng dẫn hình ảnh mà không phân tích số liệu đưa ra, hai phương pháp này có những ưu việt nổi bật.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Vật lý: Xạ trị hướng dẫn hình ảnh - IGRT và các kỹ thuật tiếp cận (Image guided radiation therapy - IGRT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đào Anh Nhất XẠ TRỊ HƢỚNG DẪN HÌNH ẢNH - IGRT VÀ CÁC KỸ THUẬT TIẾP CẬN (IMAGE GUIDED RADIATION THERAPY - IGRT) Chuyên ngành : Vật Lý Nguyên Tử và Hạt Nhân Mã số : 8 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đào Anh Nhất XẠ TRỊ HƢỚNG DẪN HÌNH ẢNH - IGRT VÀ CÁC KỸ THUẬT TIẾP CẬN (IMAGE GUIDED RADIATION THERAPY - IGRT) Chuyên ngành : Vật Lý Nguyên Tử và Hạt Nhân Mã số : 8 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. LÊ HỒNG KHIÊM HÀ NỘI - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong Luận án là trung thực, đảm bảo tính khách quan, khoa học, dựa vào kết quả khảo sát thực tế. Các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Học viên Đào Anh Nhất
LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ vậy lý với đề tài “Xạ trị hướng dẫn hình ảnh-IGRT và các kỹ thuật tiếp cận”. Để có thể hoàn thành được bản luận văn cao học này, bên cạnh sự nỗ lực cố gắng của bản thân và những kiến thức tiếp thu được từ các thầy, cô là sự tìm tòi học hỏi cũng như thu thập thông tin từ nhiều nguồn tài liệu, sách báo có liên quan. Đầu tiên, em xin được gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy GS.TS Lê Hồng Khiêm – Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam, Phòng Đào tạo sau đại học và các thầy cô trong khoa Vật Lý đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ và tạo những điều kiện thuận lợi nhất để em hoàn thành luận văn này. Tiếp đến, em xin gửi lời cảm ơn tới người thầy kính mến, ThS-KS Nguyễn Xuân Kử, nguyên trưởng Khoa Vật Lý Xạ Trị Bệnh viện K, người đã tận tình giúp đỡ, cố vấn và cung cấp cho em những nguồn tài liệu rất hữu ích trong quá trình thực hiện bản luận văn. Lòng biết ơn sâu sắc nhất em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Học Viện Khoa Học và Công Nghệ đã quan tâm và tâm huyết của mình để truyền đạt kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập. Sau hết, em xin chân thành cảm ơn đến gia đình, người thân cùng bạn bè và đồng nghiệp tại nơi em học tập, công tác đã luôn quan tâm, động viên, khuyến khích, giúp đỡ và chia sẻ những khó khăn với em trong suốt thời gian qua để em hoàn thành luận văn của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, ngày 05 tháng 05 năm 2020 Học viên Đào Anh Nhất
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 2D 2-dimensional Kỹ thuật xạ trị 2 chiều Three Dimensional Conformal Kỹ thuật xạ trị ba chiều theo 3D-CRT Radiation Therapy hình dạng khối u Kỹ thuật xạ trị theo không 3D 3-dimensional gian 3 chiều ART Adaptive Radiation Therapy Xạ trị đáp ứng American Social of Radiation ASRT Hiệp hội xạ trị Mỹ Therapists Cone-Beam Computed CBCT Chụp cắt lớp vi tính hình nón Tomography CT Computed Tomography Chụp cắt lớp vi tính CTV Clinical Target Volume Thể tích bia lâm sàng Cổng thiết bị thu nhận EPID Electronic Portal Imaging Device hình ảnh Digitally Reconstructed DRR Ảnh tái tạo số Radiograph GTV Gross Tumor Volume Thể tích khối u thô IGRT Image Guided Radiation Therapy Xạ trị theo sự chỉ dẫn hình ảnh Kỹ thuật xạ trị hình cung, điều VMAT Volumetric Modulated Arc Therapy biến liều theo thể tích IMRT Intensity Modulated Radiation Therapy Xạ trị điều biến liều KV Kilovoltage MV Megavoltage OAR Organ at Risk Các tổ chức nguy cấp PTV Planning Target Volume Thể tích bia lập kế hoạch Thử nghiệm ngẫu nhiên RCT Randomized Controlled Trial được kiểm soát Radiation Oncology Management Hệ thống quản lý ung thư ROMS System bức xạ QA Quality Assurance Đảm bảo chất lượng SRS Stereotactic Radio Surgery Kỹ thuật xạ phẫu Normal Tissue Contamination Xác suất biến chứng các NTCP Probability mô lành TCP Tumor Control Probability Xác suất kiểm soát khối u RTT Radiation Therapy Technologist Kỹ thuật viên xạ trị SBRT Stereotactic Body Radiation Therapy Xạ phẫu định vị toàn thân
DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1. Tiến bộ về các kỹ thuật xạ trị ung thư tại Việt Nam và thế giới......................6 Hình 1.2. Một trong các loại máy Cobalt-60 đã dùng tại Việt Nam............... 7 Hình 1.3. Bệnh Nhân K Phổi đang điều trị kỹ thuật 3D-CRT ........................ 7 Hình 1.4. Bệnh nhân ung thư phổi được điều trị kỹ thuật IMRT ................... 8 Hình 1.5. Máy gia tốc Elekta Versa HD tại bệnh viện chợ rẫy ..................... 9 Hình 1.6. Hệ thống hướng dẫn ảnh dùng trong kỹ thuật IGRT ..................... 10 Hình 1.7. Máy gia tốc xạ trị ClinaciX (VARIAN) tại Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec ........................................................................................................ 10 Hình 1.8. Máy siêu âm 3D - ACUSON S2000 ABVS ................................... 13 Hình 1.9. Bệnh nhân chụp Port film tại bệnh viện Ung Bướu Nghệ An ........ 14 Hình 1.10. Hai máy gia tốc xạ trị Elekta:Precise và Synergy Platform sử dụng thiết bị chụp Port film điện tử - EPID tại Bệnh Viện Ung Bướu Nghệ An ......................14 Hình 1.11. Hệ thống giám sát quang học AlignRT......................................... 14 Hình 1.12. Máy gia tốc xạ trị kết hợp với máy chụp cắt lớp CT .................... 15 Hình 1.13. Máy TomoTherapy Hi Art. Kết hợp với chụp MVCT ................ 16 Hình 1.14. Các mặt phẳng theo hình ảnh giải phẫu của không gian 3D bởi CBCT ........17 Hình 1.15. Thế thế hệ các máy gia tốc tích hợp Cone Beam-CT ................... 18 Hình 1.16. Máy CT- Scanner Cone Beam trong điều trị nha khoa................. 19 Hình 1.17. Hình ảnh Fan Beam CT và Cone Beam CT .................................. 19 Hình 1.18. Ứng dụng CBCT trên kỹ thuật xạ trị lập thể định vị thân trên bệnh nhân K phổi điều trị trên máy TrueBeam STx (Varian) tại Khoa Xạ trị & Xạ phẫu – Bệnh viện TƯQĐ 108 ......................................................................... 20 Hình 2.1 (a). Sơ đồ khối về quy trình IGRT on-line ...................................... 22 Hình 2.1 (b). Giá trị lâm sàng của IGRT. Hình trên-trái: vị trí đúng của bệnh nhân; hình trái-dưới: sai số về tư thế, vị trí của bệnh nhân; hình trên-phải: vị trí đúng của bệnh nhân cần phải lặp lại suốt quá trình xạ trị; hình dưới-phải: có thể dùng IGRT On-line hoặc Off-line ........................................................ 23 Hình 2.2. Sơ đồ khối về quy trình IGRT off-line ........................................... 25
Hình 2.3. Đồ thị các vị trí hàng ngày bệnh nhân điều trị không dùng IGRT sai số hệ thống và ngẫu nhiên có tỉ lện lớn hơn 10mm ........................................ 26 Hình 2.4. Đồ thị các vị trí hàng ngày bệnh nhân điều trị dùng off-lin IGRT sai số hệ thống giảm đi và sai số ngẫu nhiên không giảm đi ............................... 27 Hình 2.5. Đồ thị các vị trí hàng ngày bệnh nhân điều trị dùng on-line IGRT kiểm soát hoàn toàn sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống bệnh nhân ............ 27 Hình 2.6. Bản đồ quy trình và tiến trình công việc của IGRT cho thấy một loạt các bước liên kết liên quan đến lập kế hoạch điều trị, chiếu xạ, và xác minh với một vòng lặp thông tin phản hồi ............................................................... 28 Hình 3.1. Chụp cắt lớp bệnh nhân (có dụng cụ cố định) trên CT-Sim ........... 36 Hình 3.2. Truyền toàn bộ dữ liệu cắt lớp sang TPS, qua cổng DCOM .......... 37 Hình 3.3. Tiến hành lập kế hoạch xạ trị tại phòng TPS .................................. 37 Hình 3.4. Xuất hình ảnh DRR tới iViewGT (EPID) ....................................... 38 Hình 3.5. Thao tác đặt tư thế bệnh nhân (tại phòng máy gia tốc)................... 38 Hình 3.6. Chụp iVewGT cho bệnh nhân ........................................................ 38 Hình 3.7. Kiểm tra, đánh giá và chỉnh sửa sai lệch tư thế bệnh nhân............. 39 Hình 3.8. Tiến hành phát tia điều trị ............................................................... 39 Hình 3.9. Kỹ Sư và Bác sĩ phân tích ảnh DRR và ảnh iViewGT, đánh giá trị độ lệch ............................................................................................................. 40 Hình 3.10. Điều chỉnh lại các sai lệch về thông số chuẩn .............................. 40 Hình 3.11. Phát tia điều trị bệnh nhân............................................................. 40 Hình 3.12. Phần mềm MOSAIQ hiện thị độ sai lệch khi hình ảnh Xquang trước điều trị và hình ảnh iViewGT tái tạo kỹ thuật số DRR khi lập kế hoạch điều trị trên bệnh nhân K đầu và cổ ................................................................ 41 Hình 3.13. Kỹ thuật IGRT đối chiếu hình ảnh Xquang trước điều trị (a) và hình ảnh iViewGT tái tạo kỹ thuật số bằng phần mềm EPID khi lập kế hoạch điều trị (b) ........................................................................................................ 43 Hình 3.14. Hình ảnh CT trên bệnh nhân ung thư phổi ................................... 44 Hình 3.15. Trước (a) và sau (b) khi đặt lại tư thế bệnh nhân sử dụng kỹ thuật IGRT trong điều trị ung thư phổi .................................................................... 44
Hình 3.16. Kỹ Sư và Bác sĩ phân tích ảnh DRR và ảnh iViewGT, đánh giá trị độ lệch trên bệnh nhân K phổi tại bệnh viện Ung Bướu Nghệ An ................. 45 Hình 3.17. Phần mềm MOSAIQ hiện thị độ sai lệch khi hình ảnh Xquang trước điều trị và hình ảnh iViewGT tái tạo kỹ thuật số DRR khi lập kế hoạch điều trị trên bệnh nhân K phổi tại bệnh viện ung Bướu Nghệ An .................. 45 Hình 3.18. Bệnh nhân ung thư đầu - cổ, ung thư phổi đang được lập kế hoạch điều trị sử dụng kỹ thuật IGRT-Online trên CBCT ........................................ 47 Hình 3.19. Bệnh nhân đang được điều trị bằng máy gia tốc Versa HD của hãng ELEKTA tại bệnh viện K3 tân triều được tích hợp CBCT dưới sự hướng dẫn hình ảnh online ......................................................................................... 47 Hình 3.20. Quy ước dấu về chiều và tư thế đặt bệnh nhân xạ trị.................... 48 Hình 3.21. Tờ lập kế hoạch điều trị trên bệnh nhân ung thư phổi sử dụng kỹ thuật VMAT giới sử hướng dẫn hình ảnh tại bệnh viên K3 Tân triều............ 49 Hình 3.22. Tờ lập kế hoạch điều trị trên bệnh nhân K đầu cổ sử dụng kỹ thuật VMAT giới sử hướng dẫn hình ảnh tại bệnh viên K3 Tân triều..................... 50
DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1. Các thuộc tính của công nghệ và các kết quả quan tâm ................. 33 Bảng 3.2. Thông số thể hiện di lệch trên bênh nhân điều trị kỹ thuật IGRT off- line chụp bằng thiết bị chụp Port film điện tử (EPID) xử lý hình ảnh bằng iViewGT, góc 00 tại bệnh viện Ung Bướu Nghệ An ...................................... 41 Bảng 3.3. Thông số thể hiện di lệch trên bênh nhân điều trị kỹ thuật IGRT off- line chụp bằng thiết bị chụp Port film điện tử (EPID) xử lý hình ảnh bằng iViewGT, góc 900 tại bệnh viện Ung Bướu Nghệ An .................................... 42 Bảng 3.4. Thông số thể hiện di lệch trên bênh nhân điều trị kỹ thuật IGRT off- line chụp bằng thiết bị chụp Port film điện tử (EPID) xử lý hình ảnh bằng iViewGT góc 00 trên bệnh nhân K phổi .......................................................... 46 Bảng 3.5. Thông số thể hiện di lệch trên bênh nhân điều trị kỹ thuật IGRT off- line chụp bằng thiết bị chụp Port film điện tử (EPID) xử lý hình ảnh bằng iViewGT góc 900 trên bệnh nhân K phổi ........................................................ 46 Bảng 3.6. Thông số thể hiện di lệch trên bệnh nhân ung thư phổi điều trị kỹ thuật IGRT- Online chụp bằng thiết bị CBCT ................................................ 48 Bảng 3.7. Thông số thể hiện di lệch trên bệnh nhân K đầu và cổ sử dụng kỹ thuật IGRT-Online chụp bằng thiết bị CBCT ................................................. 48
MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC KỸ THUẬT XẠ TRỊ ................... 13 ĐIỀU TRỊ UNG THƢ ................................................................................... 13 1.1. Những bƣớc phát triển về kỹ thuật xạ trị ung thƣ ............................. 13 1.2. Các phƣơng pháp điều trị ung thƣ ....................................................... 14 1.3. Mục đích của xạ trị ................................................................................ 16 1.4. Sự phát triển về các kỹ thuật xạ trị ở Việt Nam và thế giới............... 16 1.5. Kỹ thuật xạ trị hƣớng dẫn của hình ảnh – IGRT (IMAGE GUIDED RADIATION THERAPY)............................................................................ 19 1.5.1. Định nghĩa, mục đích và giá trị lâm sàng của IGRT ............................ 21 1.5.2. Cơ sở lý thuyết của xạ trị hướng dẫn ảnh - IGRT................................. 21 1.6. Một số thiết bị hình ảnh đang đƣợc dùng trong kỹ thuật IGRT ....... 23 1.6.1. Máy siêu âm, Port film điện tử (Epid), hệ thống giám sát quang học Alignrt ............................................................................................................. 23 1.6.2. Chụp cắt lới điện toán, chụp cắp lớp với điện áp triệu vôn .................. 25 1.6.3. Cone Beam CT ...................................................................................... 26 CHƢƠNG 2: QUY TRÌNH KỸ THUẬT XẠ TRỊ VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ TẤT YẾU ĐI KÈM VỀ IGRT ..................................................................... 31 2.1. Quy trình xạ trị hƣớng dẫn ảnh – IGRT ............................................. 31 2.1.1. Những sai số về tư thế bệnh nhân thường gặp trong xạ trị. .................. 31 2.1.2. Các phương pháp hiệu chỉnh tư thế bệnh nhân của IGRT. ................... 31 2.1.3. Các bước quan trọng trong quy trình IGRT .......................................... 37 2.2. Đảm bảo chuẩn chất lƣợng (QA) trong thực hành IGRT.................. 39 2.3. Lựa chọn hệ thống IGRT phù hợp với hoàn cảnh cụ thể ....................... 39 2.4. Trách nhiệm gắn liền với đào tạo thực hành IGRT .................................... 40 2.5. Triển vọng ứng dụng trong tƣơng lai của IGRT ...................................... 42 2.6. Một số hạn chế và những điều cân nhắc khi sử dụng IGRT ............. 45 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................. 46 3.1. Kết quả sử dụng phƣơng pháp IGRT trên một số bệnh ung thƣ thƣờng gặp ..................................................................................................... 46 3.1.1. Kết quả sử dụng kỹ thuật IGRT điều trị ung thư đầu và cổ .................. 46 3.1.2. Kết quả sử dụng kỹ thuật IGRT điều trị ung thư phổi .......................... 53 3.1.3. Một số kết quả sử dụng kỹ thuật Online-IGRT tại bệnh viện K, cơ sở 3 Tân Triều. ........................................................................................................ 56 3.2. Bàn luận, khuyến cáo ............................................................................. 60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................... 62
MỞ ĐẦU Hiện nay có khoảng hơn 150 loại bệnh ung thư ảnh hưởng đến con người. Như chúng ta đã biết, ung thư là tên chung dùng để gọi một nhóm bệnh liên quan đến sự phân chia của tế bào không kiểm soát được và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển trực tiếp vào vùng lân cận hoặc di căn tới các tổ chức khác. Các khối ung thư thường phát triển từ một tế bào ban đầu phải mất một thời gian nào đó tới khi thành một kích thước đủ lớn để có thể phát hiện, nhận thấy được. Các dấu hiệu và triệu chứng bao gồm một khối u, thay đổi của da, ho khan dai dẳng, những thay đổi trên ngực, đầy bụng, chảy máu bất thường, việc tiệu tiển gặp trục trặc hay tiệu tiển ra máu, sưng hạch , nuốt khó, giảm cân ... Các triệu chứng này có thể chỉ ra ung thư, chúng cũng có thể có các nguyên nhân khác nữa. Theo thống kê 2015, với tốc độ tăng nhanh của ung thư, trên thế giới có khoảng 90,5 triệu người mắc căn bệnh này. Tổ chức y tế thế giới (WHO) dự báo số người mắc bệnh ung thư trên thế giới sẽ tăng từ 15 triệu người vào năm 2020 và 30 triệu người vào năm 2030, trong đó 60% là ở các nước đang phát triển. Theo Tổ chức y tế thế giới cũng dự báo, bệnh ung thư đã gây tử vong cho 8,8 triệu người, chiếm 15,7% tổng số người bị chết hàng năm trên toàn cầu . Bệnh ung thư ước tính đã tiêu tốn khoảng 1,16 nghìn tỷ USD mỗi năm. Ở Việt Nam theo thống kê của tổ chức Y tế thế giới WHO số người mắc bệnh ung thư ở Việt Nam đang tăng rất nhanh theo từng năm, chỉ có 10 năm (2000-2010), từ 68.000 người đã tăng nhanh lên 126.000 người. Hiện con số thống kê được vào năm 2018 là gần 165.000 người mắc ung thư với hơn 70% trường hợp tử vong do bệnh và các biến chứng bệnh gây ra. Theo thống kê của bệnh viện Ung Bướu TP.HCM năm 2017, độ tuổi mắc bệnh ung thư của người Việt đang ngày càng “trẻ hóa”. Chính vì thế, ung thư có thể xuất hiện tại bất kì bộ phận nào trong cơ thể, nó không hề phân biệt giới tính, sắc tộc hay chủng loại miễn là tồn tại trong tế bào sống của cơ thể. Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngày nay các nhà nghiên cứu đã tìm ra được nhiều phương pháp điều trị ung thư như phẫu thuật, xạ trị, hóa trị, miễn dịch hay điều trị nội tiết v.v.. Tuy nhiên, đến nay xạ trị vẫn là một trong ba phương pháp chính, với nguyên tắc: Phân bố tối ưu liều hấp thụ tại thể tích bia (khối u), giảm thiểu liều có hại đối với các mô lành xung quanh. Với xạ trị hướng dẫn ảnh - IGRT, nguyên tắc này cần được hiểu sâu hơn, đầy đủ hơn là 11
không chỉ giảm liều cho các mô lành mà cần phải giảm thiểu thể tích của các mô lành bị chiếu xạ. Xạ trị hướng dẫn ảnh - IGRT cũng đã và đang sử dụng cho cả xạ trị áp sát Image Guided Brachytherapy (IGBT). Tuy nhiên, ở Việt Nam, điều này dường như còn khá mới mẻ. Về xạ trị bằng chùm tia ngoài (EBRT), chúng ta hiện có nhiều chủng máy hiện đại để triển khai IGRT, chẳng hạn Trilogy system, Clinac-iX, TrueBeam-Tx… của hãng Varian và Precise, Synergy, Infinity… VERSA-HD của hãng Elekta. Với sự quan tâm của bộ Y tế, sở Y tế Tỉnh Nghệ An, từ tháng 12/2018, bệnh viện Ung Bướu Nghệ An đã được trang bị hai thế hệ máy gia tốc tuyến tính hiện tại: Precise, Synergy Flatform của hãng Elekta. Hai hệ thống máy này có thể thực hiện được các kỹ thuật khác nhau của xạ trị như: Xạ trị 3D- CRT, IMRT,VMAT trường trong trường (Field in field), xạ trị bằng chùm electron… mở ra hy vọng mới cho các bệnh nhân tỉnh Nghệ An, khu vực Bắc Trung Bộ và một số nước láng giềng (Lào, Campuchia…). Nhằm nâng cao chất lượng xạ trị và hướng đi tương lai cho bệnh viện Ung Bướu Nghệ An để ứng dụng một cách an toàn và hiệu quả những tiến bộ trong hình ảnh y học, xạ trị hướng dẫn ảnh - IGRT đã và đang được áp dụng trên một số bệnh ung thư thường gặp, như ung thư đầu-cổ, ung thư phổi… Điều này sẽ giúp giảm thể tích chiếu xạ, cải thiện độ chính xác trong phân bố chùm tia, từ đó làm tăng xác suất kiểm soát khối u (TCP), giảm xác suất biến chứng các mô lành (NTCP). Tất nhiên, kỹ thuật này cũng không tránh khỏi một số hạn chế nhất định cần phải cân nhắc, chẳng hạn trong đầu tư mua sắm thiết bị, đào tạo cán bộ chuyên môn và số lượng người bệnh, loại bệnh ung thư…cần được phục vụ. Tuy nhiên, lợi ích và hiệu quả của kỹ thuật IGRT là không cần bàn cãi. Kỹ thuật xạ trị hướng dẫn ảnh - IGRT ở Việt Nam còn đang trong giai đoạn bắt đầu phát triển. IGRT hiện mới đang được áp dụng tại một số ít cơ sở như Bệnh viện QY-108, Bệnh viên K TW, Bệnh viện quốc tế Vinmec, Bệnh viện đa khoa tỉnh Thừa Thiên Huế, bệnh viện Ung bướu thành phố Hồ Chí Minh và bệnh viện Chợ Rẫy. Vì tính cấp thiết, sự hiệu quả của IGRT cùng triển vọng ứng dụng cho ngành xạ trị ung thư tại Việt Nam nói chung, tại Bệnh viện Ung bướu Nghệ An nói riêng, đồng thời được sự chấp thuận của thầy hướng dẫn thạc sỹ, em đã chọn đề tài luận văn cao học về: “ Xạ trị hướng dẫn ảnh - IGRT vào các kỹ thuật tiếp cận ’’. 12
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC KỸ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU TRỊ UNG THƢ 1.1. NHỮNG BƢỚC PHÁT TRIỂN VỀ KỸ THUẬT XẠ TRỊ UNG THƢ Như chúng ta đã biết lịch sử phát triển của xạ trị ung thư: - Từ giai đoạn 1890- 1900: + Roentgent phát hiện ra tia - X + Lần đầu tiên sử dụng chùm tia - X điều trị ung thư vòm họng + Sử dụng chùm tia - X để điều trị ung thư dạ dày + Marie Curie tìm ra nguyên tố phóng xạ Ra-226 - Từ giai đoạn 1900- 1910: + Bệnh nhân ung thư cổ tử cung đầu tiên được điều trị bằng Ra-226 tại New York + Các tấm áp Ra-226 để điều tri được dùng tại một số bệnh viện ở London, Paris, New York - Từ giai đoạn 1910- 1920: + Ra đời các máy tia -X hoạt động với điện áp 200 KV - Từ giai đoạn 1920- 1930: + Các máy tia –X điện áp 180-250 KV được sử dụng rộng rãi + Năm 1922 người ta phát hiện các hiệu ứng quá liều + Năm 1925 được áp dụng kỹ thuật chiếu tiếp tuyến + Năm 1928 chế tạo các buồng Ion hóa và áp dụng đơn vị liều lượng “ Roentgen - R” - Từ giai đoạn 1930-1940: + Nghiên cứu về xạ trị ung thư phát triển + Sinh học phóng xạ và hiệu ứng của bức xạ với tế bào + Các nguồn Ra được chế tạo dưới dạng kim - Từ giai đoạn 1940-1950: + Chế tạo được các máy gia tốc Betatron, Synchotron + Chế tạo và ứng dụng các máy Cobalt-60 tại Canada + Sinh học phóng xạ phát triển, tìm ra cơ chế nhạy cảm bức xạ 13
+ Sử dụng máy tính trong tính toán phân bố liều lượng tối ưu - Từ giai đoạn 1960-1970: + Máy gia tốc được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các trung tâm xạ trị - Từ giai đoạn 1970 đến nay: + Nhiều thành tựu của công nghệ điện tử, tin học được áp dụng rộng rãi + Một số máy gia tốc hạt nặng ra đời đã và được áp dụng trong xạ trị ung thư. + Kỹ thuật xạ trị điều biến chúm tia IMRT,VMAT… trở nên phổ biến hơn[1] 1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ UNG THƢ Hiện nay, ngoài ba phương pháp truyền thống trong phác đồ điều trị ung thư là phẫu thuật, xạ trị, hóa trị thì trên thế giới đang áp dụng liệu pháp miễn dịch, điều trị đích, gép tế bào gốc tạo máu… Chính vì vậy sự tiến bộ về kỹ thuật đã làm tăng rõ rệt tính hiểu quả trong điều trị. Không ít bệnh nhân ung thư đã được chữa khỏi nhờ phát hiện sớm và được áp dụng các kỹ thuật và phác đồ tối ưu nhất. Xin được nêu khái quát luận điểm chính của một số phương pháp điều trị này như sau. Phẫu thuật (Surgery): Phương pháp điều trị rất công hiệu đặc biệt là với những loại ung thư thuộc giai đoạn sớm, khối u có kích thước nhỏ và các mép đường biên rõ nét... Khi đó, bằng phẫu thuật, khối tế bào ung thư sẽ được lấy đi một cách triệt để nhất. Để chắc chắn loại bỏ hết tế bào ung thư, trong một số trường hợp, những tế bào lành bao xung quanh khối ung thư cũng được cắt bỏ. Phương pháp phẩu thuật cũng được dùng hiệu quả đối với các khối u lành tính (benign tumor) hoặc khối u không có khả năng di căn. Trên thực tế, thường thì sau phẫu thuật can thiệp, sau đó phải dùng kết hợp với các phương pháp khác như xạ trị, hóa trị, điều trị đích v.v.. Xạ trị (Radiation Therapy): Là phương pháp sử dụng một số loại bức xạ ion hóa có năng lượng đủ lớn, liều lượng thích hợp để tiêu diệt các tế bào ung thư. Chẳng hạn, các bức xạ truyền thống như chùm tia electron, tia photon (tia-X, tia gamma); hay bức xạ hạt như Proton, Neutron và chùm hạt nặng (Heavy ion - Ion Carbon) … Có một số cách khác nhau để điều trị bằng tia xạ, nhưng chủ yếu là xạ trị chiếu ngoài (External Beam Therapy) và xạ trị áp sát (Brachytherrapy) hoặc ít phổ biến hơn, đó là cho bệnh nhân uống thuốc, tiêm loại thuốc có chứa đồng vị phóng xạ, gọi là xạ trị chuyển hóa. 14
Hóa trị (Chemotherapy): Phương pháp điều trị ung thư sử dụng thuốc đặc trị để diệt tế bào ung thư. Phương pháp này đưa thuốc vào cơ thể qua đường tĩnh mạch, tức là thuốc pha loãng và truyền vào cơ thể qua mạch máu để tiêu diệt tế bào ung thư. Hóa trị có tác dụng thông qua việc làm dừng hoặc làm chậm lại sự phân chia nhanh của các tế bào ung thư. Chúng can thiệp vào phân bào theo các cách khác nhau. Bị ảnh hưởng tác dụng phụ của thuốc như rụng tóc, tiêu chảy, viêm niêm mạc miệng... Các tác dụng phụ này sẽ thuyên giảm sau khi kết thúc hóa trị một thời gian nào đó. Thuốc có thể được đưa vào cơ thể theo đường uống, tiêm tĩnh mạch, tiêm vào động mạch. Điều trị đích (Targeted Therapy) Liệu pháp điều trị đích còn gọi là liệu pháp nhắm trúng đích. Đó là phương pháp điều trị bằng cách sử dụng thuốc nhắm vào một giai đoạn trong chu kỳ phát triển của tế bào ung thư, làm ngưng sự phát triển của chúng. Khác các phương pháp dùng thuốc khác thì thuốc ở đây là một liệu pháp có mục tiêu cụ thể giúp nhăn chặn sự pháp triển và lan rộng của khối u. Chúng hoạt động bằng cách tấn công vào các gen hay protein chuyên biệt. Những gen và protein này được tìm thấy ở tế bào ung thư hoặc những tế bào có liên quan đến sự phát triển khối u. Điều trị bằng miễn dịch (Immunotherapy) Là bằng cách kích thích hệ miễn dịch của cơ thể, gia tăng các tế bào miễn dịch, nhằm tăng cường khả năng tiêu diệt tế bào ung thư, khống chế khả năng phát triển di căn của khối u. Ưu điểm cuả phương pháp này là an toàn, không hại cho cơ thể, không gây tác dụng phụ, biến chứng…Ngoài nó ra còn giúp dự phòng ung thư, ngăn chặn sự hình thành khối u. Điều trị nội tiết (Hormone Therapy) Dùng các nội tiết tố (hormone). Hiện nay, trong phác đồ điều trị ung thư máu, ung thư hạch bạch huyết, ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt …người ta thường dùng thuốc ức chế sản xất nội tiết tố hoặc ức chế tác dụng của nội tiết tố trên tế bào ung thư. Ghép tế bào gốc tạo máu: (Stem Cell Transplant). Tên gọi khác của ghép tế bào gốc tạo máu là ghép tủy là phương pháp được điều trị trong ngành huyết học và ung thư . phương pháp này được thực hiện quá trình cấy gép tế bào gốc tạo máu lấy từ tủy xương hoặc từ máu gép vào cơ thể người bệnh để chữa các bệnh lý huyết học, bệnh lý miễn dịch, di truyền và một số bệnh lý ung thư khác. 15
1.3. MỤC ĐÍCH CỦA XẠ TRỊ Tùy theo loại bệnh, giai đoạn bệnh ung thư mà xạ trị có thể sử dụng đơn thuần để chữa khỏi bệnh (curative) hoặc kết hợp với phẫu thuật, hóa trị. Ngoài ra, xạ trị còn được sử dụng điều trị triệu chứng (palliative), điều trị giảm đau (giảm nhẹ - pain relief). Hoặc theo quan điểm của các nhà vật lý thì mục đích quan trọng là tiêu diệt các tế bào ung thư đồng thời bảo tồn các tế bào lành… Xạ trị có thể được chỉ định thay vì phẫu thuật hoặc điều trị kết hợp sau phẫu thuật hoặc hóa xạ đồng thời để ngăn chặn sự phát triển của các tế bào ung thư còn sót lại[1]. Việc sử dụng các liều lượng bức xạ phải được đo, chuẩn một cách thận trọng, chính xác để điều trị hiệu quả các loại bệnh ung thư. Chùm tia bức xạ có tác dụng tiêu diệt tế bào ung thư và đồng thời ngăn chặn chúng phân chia và phát triển của chúng. Ngày nay, với sự tiến bộ vượt bậc của phần mềm máy tính, của các thiết bị xạ trị và kỹ thuật hiện đại về phân bố liều hấp thụ, người ta có thể được định hướng một cách chính xác chùm tia đến bất kỳ vị trí nào của khối u trong cơ thể người bệnh. 1.4. SỰ PHÁT TRIỂN VỀ CÁC KỸ THUẬT XẠ TRỊ Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI Hình 1.1. Tiến bộ về các kỹ thuật xạ trị ung thư tại Việt Nam và thế giới[4] + Kỹ thuật xạ trị 2D truyền thống: Sử dụng ống định hướng chùm tia (collimator) với hai cặp ngàm để tạo ra những trường chiếu cạnh thẳng, góc vuông. Để bao được hết khối u, mép đường biên bao quanh cần phải lấy rộng hơn nên các tế bào lành liền kề cũng bị chiếu xạ. Cho nên người ta phải xét đến giới hạn chịu đựng của các mô lành khi bị chiếu. Do đó, khi lập kế hoạch xạ trị không chỉ tính đến mục đích phân bố liều cao tại khối u mà còn phải thận trọng cân nhắc đến giới hạn chịu đựng của các mô lành quanh khối u. Kỹ thuật 2D này rất đơn giản, độ chính xác và phân bố liều lượng rất thấp còn rất nhiều hạn chế. Kỹ thuật xạ trị 2D thường dùng đối với các máy dùng nguồn Cobalt-60 (hình 1.2). 16
Hình 1.2. Một trong các loại máy Cobalt-60 đã dùng tại Việt Nam Trong thực tế lâm sàng, các khối u thường có những hình dạng tự nhiên rất phức tạp và cần phải có những collimator tạo ra trường chiếu có hình dạng phù hợp tương ứng. Vì vậy, chỉ có những kỹ thuật xạ trị hiện đại mới đáp ứng khả năng tạo ra được những vùng phân bố liều cao phù hợp với thể tích, hình dạng tự nhiên của khối u mà kỹ thuật 2D còn hạn chế. Hiện nay, tại hầu hết các cơ sở ung thư trong nước thì với các thế hệ máy gia tốc xạ trị, kỹ thuật 2D hầu như không còn tồn tại. + Kỹ thuật xạ trị theo không gian 3 chiều (3D Conformal Radiation Therapy, 3D-CRT) : Các máy gia tốc thế hệ collimator hiện đại và ứng dụng của bộ chuẩn trực đa lá (MLC) trong kỹ thuật xạ trị 3D-CRT là một dấu ấn lớn của ngành xạ trị và sự phát triển của các thiết bị hình ảnh công nghệ cao. Xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u trở nên rất ưu việt nhờ chương trình máy tính đặc biệt tạo hình ảnh khối u theo không gian 3D. Kỹ thuật 3D-CRT sử dụng các trường chiếu được tạo theo ba chiều (3D) riêng biệt, phù hợp hình dạng dạng tự nhiên (CRT) của khối u theo từng hướng chiếu. Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT có ưu điểm vượt trội so với kỹ thuật 2D truyền thống về khả năng phân bố liều cao tại khối u và giảm rất đáng kể liều tác hại đối với các tổ chức lành liền kề. Hình 1.3. Bệnh Nhân K Phổi đang điều trị kỹ thuật 3D-CRT (Máy Synergy Platfom tại Bệnh Viện Ung bướu Nghệ An) 17
+ Xạ trị điều biến liều - IMRT ( Intensity Modulated Radiation Therapy). Để tối ưu hơn và tránh những sai số trong phân bố liều hấp thụ tại bia (khối u), người ta sử dụng phương pháp xạ trị điều biến liều IMRT. IMRT được hiểu là "một phương thức tiên tiến của xạ trị conformal, trong đó sử dụng chùm tia bức xạ có cường độ không đồng nhất và được chia nhỏ thành vô số các trường chiếu nguyên tố, gọi là các “beamlet” (hay các segment). Quá trình tính toán được dựa trên việc sử dụng các kỹ thuật máy tính nhằm tối ưu hóa tại các “beamlet” khác nhau để đạt được phân bố liều như mong muốn. Khác với các kỹ thuật xạ trị truyền thống (3D-CRT), thực chất IMRT là kỹ thuật lập kế hoạch nghịch đảo (inverse planning) bằng hệ thống máy tính với phần mềm đặc biệt để tối ưu hóa liều hấp thụ tại bia (khối u) rồi mới tính ra các thông số vật lý khác của chùm tia. Phương pháp này có khả năng phân bố liều bức xạ phù hợp với hình dạng và hình thái của (các) khối u[6]. Hình 1.4. Bệnh nhân ung thư phổi được điều trị kỹ thuật IMRT (Máy Synergy Platfom Tại Bệnh Viên Ung Bướu Nghệ An) Tuy nhiên IMRT cũng vẫn còn những hạn chế nhất định, không thích hợp cho những khối u có bề mặt lồi lõm, hình các ngón tay v.v.. + Kỹ thuật xạ trị hình cung, điều biến liều theo thể tích VMAT Volumetric-Modulated Arc Therapy). Kỹ thuật này, hãng Varian sử dụng tên gọi RapidArc. VMAT sử dụng phương pháp phát chùm tia liên tục khi quay thân máy qua một hay nhiều cung. Là kỹ thuật đưa liều phóng xạ đến khối u một cách chính xác hơn, với các mức liều tối ưu để tiêu diệt khối u. Một trong những ưu việt lớn của kỹ thuật này là rút ngắn thời gian điều trị xuống khoảng từ 5 đến 10 phút so với kỹ thuật IMRT. 18
Hình 1.5. Máy gia tốc Elekta Versa HD tại bệnh viện chợ rẫy ( Thực hiện các kỹ thuật IMRT,VMAT,IGRT,SBRT) + Kỹ thuật xạ phẫu định vị-SRS (STEREOTACTIC RADIO SURGERY): Là một kỹ thuật sử dụng chùm bức xạ ngoài, hội tụ các chùm tia phóng xạ để tiêu diệt các khối u kích thước nhỏ. Trong một số trường hợp, kỹ thuật SRS được đánh giá tốt hơn các phương pháp xạ trị khác về mặt bảo vệ mô lành tối ưu hơn. Đối với nhiều loại khối u tỷ lệ kiểm soát bệnh được điều trị bằng phẫu thuật này có thể ngang bằng với phẩu thuật cắt bỏ khối u .Với kỹ thuật này thường được điều trị các khối u nhỏ trong não hoặc các cơ quan khác như phổi, cột sống, thận, xương và gan. + Kỹ thuật xã phẫu định vị toàn thân - SBRT: Cũng tương tự như SRS, kỹ thuật SBRT là tăng liều chiếu xạ đến khối u giúp tăng hiệu quả kiểm soát tế báo u (TCP), liều ảnh hưởng đối với các cơ quan lành đạt dưới ngưỡng cho phép. Vị trí khối u dịch chuyển do sự thay đổi khác trong cơ thể hoặc dịch chuyển bởi nhịp hô hấp cho nên cần có hệ thống ghi nhận, kiểm soát hình ảnh liên tục trong quá trình chiếu xạ, tạo hiệu quả chính xác của phân bố liều bức xạ tại khối u. Kỹ thuật này thường rất hiệu quả trong điều trị ung thư phổi, u tuyến tiền liệt, ung thư gan và các ung thư khác vùng thân. 1.5. KỸ THUẬT XẠ TRỊ HƢỚNG DẪN CỦA HÌNH ẢNH – IGRT (Image Guided Radiation Therapy) Giới thiệu chung: IGRT sử dụng các kỹ thuật của hình ảnh để phát hiện những di lệch của bia (khối u) trong quá trình chiếu xạ, nhằm nâng cao độ chính xác cho phân bố liều hấp thụ; phân định các vùng thể tích bia và các cơ quan nguy cấp (OARs) liền kề. Trong thực tế, IGRT được sử dụng phổ biến để điều trị những khối u vùng ngực và khoang bụng trên do ảnh hưởng của nhịp hô hấp 19
và khối u thường xê dịch do sự căng đầy của bàng quang… mà có thể dẫn đến sự thay đổi vị trí, tư thế của bệnh nhân từ ngày này qua ngày khác. Điều đó dễ nhận thấy liều bức xạ phân bố tại khối u sẽ bị sai khác và ảnh hưởng rất lớn đế các mô lành liền kề khối u. Nên IGRT sẽ ghi nhận tất cả các hình ảnh của khối u và mô lành tương ứng và sẽ xác lập thời điểm bệnh nhân hít vào, thở ra để điều khiển máy gia tốc sao cho chỉ phát tia tại những thời điểm thích hợp nhất. Sử dụng IGRT sẽ cho phép “ngắm” trúng đích hơn cho kỹ thuật IMRT hiện nay[5] . Bộ thu và khuếch đại hình ảnh Máy gia tốc Bóng x quang Hình 1.6. Hệ thống hướng dẫn ảnh dùng trong kỹ thuật IGRT Hình 1.7. Máy gia tốc xạ trị ClinaciX (VARIAN) tại Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec 20