1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG……………………
LUẬN VĂN CAO HỌC
Phân bố liều hấp thụ trong Phantom theo bề dày và khoảng cách đến
trục của chùm photon năng lượng 6 MV và 15 MV dùng trong xạ trị
2
LỜI MỞ ĐẦU
Khi nói đến bức xạ nói chung và bức xạ hạt nhân nói riêng mọi người thường
nghĩ ngay đến tác hại của nó. Tác hại của bức xạ hạt nhân được thể hiện rõ rệt
qua hậu quả hai quả bom nguyên tử mà Mỹ thả xuống Nhật Bản trong chiến tranh
thế giới thứ II. Và gần đây nhất là thảm họa nhà máy điện hạt nhân Trecnobưn,
ngày 26 tháng tư năm 1986 và nhà máy Mayak, ngày 29 tháng 9 năm 1957[11].
Tuy nhiên, phục vụ cuộc sống nhằm kéo dài và nâng cao chất lượng cuộc sống
đó là mục đích của mọi ngành khoa học chân chính. Bức xạ hạt nhân khi sử dụng
với mục đính phá hoại hoặc trong những sự cố không kiểm soát thì nó có tác hại
vô cùng to lớn. Nhưng khi sử dụng với mục đích cải thiện, nâng cao chất lượng và
giúp ích cuộc sống thì bức xạ hạt nhân có rất nhiều ứng dụng quan trọng. Bức xạ
được sử dụng để phục vụ cuộc sống trong chiếu xạ, trong việc tạo giống mới và
trong điều trị ung thư.... Cơ sở vật lý và sinh học của việc sử dụng chùm bức xạ
hạt nhân nói chung và chùm photon Gamma nói riêng trong xạ trị là:
- Tương tác của chùm photon Gamma với vật chất.
- Các hiệu ứng sinh học xảy ra trong cơ thể sống khi chiếu chùm photon.
Trong cuộc sống có rất nhiều nguyên nhân và rất nhiều căn bệnh làm giảm
tuổi thọ con người hoặc làm cuộc sống trở nên vô nghĩa vì luôn bị hành hạ bởi
những cơn đau kéo dài. Một trong những nguyên nhân rất lớn gây hại cho cuộc
sống là bệnh ung thư.
Ung thư là một tập hợp các bệnh được biểu thị bởi sự phát triển lan rộng khối
u. “Vấn đề ung thư” là một vấn đề chăm sóc sức khỏe có ý nghĩa nhất ở Châu Âu,
vượt qua cả bệnh tim và là nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ tử vong cao. Ở Canada và
Mỹ có tới 130000 và 1200000 người mỗi năm được chuẩn đoán là mắc bệnh ung
thư [2]. Đặc biệt là ở những nước đang phát triển như Việt Nam các yếu tố môi
trường bị ô nhiễm, ăn uống chưa thực sự hợp vệ sinh …. là những nguyên nhân
làm gia tăng số người bị bệnh ung thư.
Việc điều trị ung thư bằng tia xạ đã có một quá trình lịch sử rất lâu dài có thể
nói từ năm 1895, khi Roentgen phát hiện ra tia X và tới ngày 27 tháng 10 năm
1951 bệnh nhân đầu tiên trên thế giới được điều trị bằng tia gamma Coban-60.
Việc ra đời sử dụng đồng vị phóng xạ để điều trị ung thư gặp khá nhiều vấn đề bất
cập. Chính vì vậy có thể nói ảnh hưởng lớn nhất lên kỹ thuật xạ trị hiện đại là sự
phát minh ra máy gia tốc tuyến tính vào những năm 1960. Từ đó tới nay, với việc
3
ứng dụng công nghệ thông tin, và các kỹ thuật chuẩn đoán, lập phác đồ điều trị,…
vào trong xạ trị bằng máy gia tốc kết hợp với việc cải tiến về phần cơ khí đã làm
cho phương pháp xạ trị đang dần thay thế hoàn toàn các phương pháp xạ trị từ xa
khác, đem lại hiệu quả ngày càng cao trong điều trị ung thư.
Ở Việt Nam, ngay từ những năm 1960 bệnh viện Ung Thư Trung Ương (bệnh
viện K Hà Nội) đã dùng máy Coban, các nguồn radium vào trong xạ trị. Bên cạnh
đó, một số cơ sở y tế khác như bệnh viện Bạch Mai – Hà Nội, bệnh viện Chợ Rẫy –
Thành Phố Hồ Chí Minh, Viện Quân Y 103 đã sử dụng các đồng vị phóng xạ trong
điều trị ung thư. Máy gia tốc được đưa vào Việt Nam từ tháng 1 năm 2001 tại
Bệnh Viện K – Hà Nội. Hiện nay ngoài bệnh viện K – Hà Nội, ở nước ta đã có
nhiều bệnh viện khác cũng đã sử dụng máy gia tốc trong xạ trị như Bệnh viện
Bạch Mai, bệnh viện Chợ Rẫy, bệnh viện Ung bướu Trung ương, … Phương pháp
xạ trị từ xa dùng máy gia tốc hiện đang có xu hướng phát triển ở nước ta. Tuy
nhiên số lượng máy còn quá ít so với yêu cầu thực tế. Và đây cũng là thiết bị mới
đòi hỏi người sử dụng phải có kỹ thuật chuyên môn cao.Chính vì vậy việc tìm hiểu
và quảng bá những kiến thức về xạ trị, nguyên lý hoạt động của máy và tìm hiểu
chính xác những thông số mà tia xạ của máy phát ra để sử dụng điều trị tốt cho
bệnh nhân là vấn đề rất cần thiết. Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài: “ Phân bố liều
hấp thụ trong Phantom theo bề dày và khoảng cách đến trục của chùm photon
năng lượng 6 MV và 15 MV dùng trong xạ trị ”.
Mục đích của đề tài đặt ra:
Tìm hiểu cơ chế tương tác của chùm bức xạ với vật chất
Tìm hiểu phương pháp dùng chùm Photon trong xạ trị và những ưu điểm của
phương pháp này so với phương pháp xạ trị khác.
Tìm hiểu cơ chế phát chùm photon của máy PRIMUS – Siemens và khảo sát
bằng thực nghiệm một số thông số đặc trưng của chùm Photon phát ra từ máy
PRIMUS – Siemens
Xác định phân bố liều hấp thụ trong phantom của chùm photon với mức năng
lượng 6MV và 15MV theo bề dày với kích thước trường chiếu khác nhau, từ đó
xác định vị trí điều trị. Đồng thời xác định phân bố liều hấp thụ khoảng cách tới
trục với bề dày khác nhau, từ đó đánh giá độ đồng đều và độ bằng phẳng của liều
hấp thụ.
Ngoài phần mở đầu kết luận bản luận văn này được chia thành ba chương.
4
Chương 1: Cơ sở của phương pháp xạ trị dùng chùm Photon đề cập đến cơ
sở vật lý và cơ sở sinh học của việc sử dụng chùm Photon trong xạ trị, quá trình
tương tác của photon với vật chất và với cơ thể sống, tác dụng sinh học của bức
xạ và các đơn vị đo liều lượng bức xạ.
Chương 2. Phương pháp thực nghiệm trình bày vắn tắt nguyên lý cấu tạo và
nguyên lý hoạt động của máy gia tốc Primus- Siemens, phương pháp thực nghiệm
xác định đặc trưng của chùm photon từ lối ra máy gia tốc.
Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận tiến hành thực nghiệm đo liều
hấp thụ tương đối của chùm photon trong phantom theo bề dày và khoảng cách
tới trục. Xây dựng đường cong liều hấp thụ tương đối của chùm photon trong
phantom theo bề dày và khoảng cách tới trục, từ đó tiến hành đánh giá chất lượng
chùm photon năng lượng 6 MV và 15MV phát ra từ máy gia tốc PRIMUS trong
điều trị ung thư tại Bệnh Viện K..
5
CHƯƠNG 1:
CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ DÙNG CHÙM
PHOTON
1.1. Tương tác của bức xạ gamma với vật chất [7]
Bức xạ gamma là chùm hạt photon có năng lượng lớn. Khi đi trong môi
trường vật chất, chúng tương tác với môi trường thông qua các hiệu ứng: hiệu ứng
tán xạ, hiệu ứng hấp thụ quang điện, hiệu ứng tạo cặp và quang hạt nhân. Các hiện
tượng này có xảy ra hay không hoặc xảy ra với mức độ nào phụ thuộc vào năng
lượng của photon gamma và nguyên tử số của môi trường mà nó đi qua. Phương
pháp xạ trị sử dụng chùm gamma với mức năng lượng lớn nhất là 15 MeV nên ta
chỉ quan tâm tới các hiệu ứng hấp thụ quang điện, tán xạ Compton và hiện tượng
tạo cặp.
1.1.1. Hiện tượng hấp thụ quang điện
Khi năng lượng của bức xạ gamma tăng lên, lớn hơn thế năng ion hóa nguyên
tử, hiện tượng tán xạ Rayleigh không còn, xác suất xảy ra hiện tượng hấp thụ
quang điện bắt đầu tăng. Photon đến bị hấp thụ toàn bộ bởi một nguyên tử. Năng
lượng này được truyền toàn bộ cho một electron của nguyên tử. Electron nhận
được năng lượng lớn hơn thế năng ion hóa của nó nên bứt ra khỏi nguyên tử, gọi
là quang electron. Một phần năng lượng để thắng thế năng ion hóa, phần còn lại
biến thành động năng chuyển dộng của nó. Để xảy ra hiện tượng hấp thụ quang
điện đối với một electron nằm ở lớp nào đó của nguyên tử thì năng lượng của
photon bị hấp thụ phải lớn hơn thế năng ion hóa của lớp đó. Xác suất xảy ra hấp
thụ quang điện được đặc trưng bằng tiết diện hấp thụ quang điện trên một nguyên
tử )( 2
cm
a
.
Người ta gọi xác suất xảy ra hiện tượng quang điện trên một đơn vị thể tích
môi trường chất hấp thụ là hệ số suy giảm tuyến tính của môi trường đối với hiệu
ứng quang điện, ký hiệu kq , được tính bằng công thức:
7
a
A
A
qM
N
k
..
trong đó:
là mật độ môi trường
MA: nguyên tử gam của chất hấp thụ
NA: Số Avogadro
(1.1)