Xạ trị ung thư bằng máy gia tốc tuyến tính Primus
Ngày nay máy gia tốc được chế tạo rất hiện đại với hai loại tia phát ra là electron
và photon. Khi sử dụng LINAC loại này ta có 2 nguồn xạ để điều trị: chùm hạt
electron trực tiếp và chùm photon được sản sinh ra do chùm điện tử đập vào đối
âm cực giống như trong bóng quang tuyến X
1. Vì sao phải dùng máy gia tốc để xạ trị từ xa (xạ trị chiếu ngoài):
Trước đây, việc xạ trị ung thư ở Việt Nam chỉ được thực hiện bằng máy xạ trị sử
dụng các tia gamma, có hai mức năng lượng là 1,17 và 1,33MeV của đồng vị
phóng xạ Cobalt-60. Tuy nhiên xạ trị chiếu ngoài có các đặc điểm sau:
o Photon có năng lượng càng cao thì khả năng đâm xuyên càng lớn và hiệu quả
sinh học càng cao.
o Khoảng cách giữa nguồn xạ và da bệnh nhân càng lớn thì sự phân bố liều lượng
bức xạ ở mô bệnh sâu dưới đó càng đồng nhất trong thể tích khối u. Tuy nhiên
tăng khoảng cách đó sẽ kéo theo sự tụt giảm cường độ chùm tia chiếu tới. Để khắc
phục sự hao hụt cường độ đó càng phải có các photon có năng lượng cao hơn.
o Tia đâm xuyên càng lớn khi vào cơ thể bệnh nhân càng tạo nên suất liều điều trị
trong sâu tốt hơn, đồng thời liều gây hại cho các mô lành trên đường xuyên qua
càng ít hơn.
o Sự tán xạ (khuyếch tán) ra mô lành xung quanh u càng ít hơn khi năng lượng
chùm photon càng lớn.
o Chùm tia càng mạnh càng tạo ra mặt phẳng đồng liều (isodose) trong mô bệnh
tốt hơn.
Vì vậy người ta phải sử dụng máy gia tốc trong xạ trị ung thư và sự ra đời máy gia
tốc đã tạo ra bước ngoặt lớn trong điều trị ung thư.
2. Nguyên lý và cấu tạo máy gia tốc tuyến tính
Máy gia tốc là thiết bị làm tăng tốc các hạt vi mô tích điện như hạt alpha, proton,
electron bằng điện hoặc từ trường. Máy gia tốc Van de Graaff đầu tiên được lắp
đặt vào năm 1931. Tuy vậy loại máy gia tốc Van de Graaff không tạo được chùm
điện tử lớn hơn 6MeV. Về sau các máy gia tốc thẳng đã được cải tiến và sử dụng
dòng điện xoay chiều cao tần cung cấp cho từng đoạn ống để gia tốc hạt điện tử.
Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, đặc biệt là công nghệ vi sóng, các
loại máy gia tốc ra đời với những nguồn phát sóng siêu cao tần cho phép tăng tốc
các loại hạt mang điện và không mang điện như Neutron, Proton, các ion nặng…
tới những mức năng lượng khác nhau từ thấp đến cao và siêu cao. Thay đổi tần số
vi sóng sẽ làm thay đổi động năng của chùm điện tử. Các máy gia tốc thẳng hiện
đại dùng các sóng siêu cao tần có thể làm cho chùm hạt vi mô chuyển động với tốc
độ gần bằng tốc độ ánh sáng (khoảng 1000 MV hoặc 1BV).
Ngày nay máy gia tốc được chế tạo rất hiện đại với hai loại tia phát ra là electron
và photon. Khi sử dụng LINAC loại này ta có 2 nguồn xạ để điều trị: chùm hạt
electron trực tiếp và chùm photon được sản sinh ra do chùm điện tử đập vào đối
âm cực giống như trong bóng quang tuyến X (tạo ra bức xạ hãm). Tuy nhiên ở đây
năng lượng photon rất cao do động năng của chùm điện tử được gia tăng rất lớn.
Để hội tụ chùm tia lại theo hướng và vị trí mong muốn cần có một hệ thống từ
trường kèm theo người ta sử dụng bộ phận làm chụm và lái chùm tia. Có thể uốn
và lái chùm tia đó theo các hướng tạo góc 900, 2700 và 112,05. Trong xạ trị các
máy thường kèm theo bộ lọc phẳng, ống định hướng (collimator), giá đỡ lọc nêm,
che chắn bằng chì để tạo hình dạng thích hợp của chùm tia. Các collimator có thể
chuyển động đối xứng song song hoặc độc lập. Máy hiện đại có các collimator
nhiều lá (Multi Leaf Collimator: MLC) với sự điều khiển tự động của máy tính.
Điều này giúp thực hiện tốt hơn kỹ thuật điều trị điều biến liều (IMRT) theo hình
thái khối u. Do đó phạm vi ứng dụng của máy gia tốc đã được mở rộng. Vì vậy có
thể coi máy gia tốc là một nguồn phóng xạ nhân tạo đặc biệt phát ra đủ các loại tia
có cường độ và năng lượng mong muốn.
3. So sánh máy Cobalt và máy gia tốc:
o Đối với những khối u nằm rất nông, khi tia xạ của máy Cobalt xuyên qua da vào
đến nơi thì liều xạ vẫn còn quá lớn so với yêu cầu (100% ở độ sâu cách mặt da 0,5
cm). Trường hợp này sẽ được xử lý rất tốt với chùm điện tử của máy gia tốc, bởi
các cường độ chùm điện tử có thể giảm rất nhanh, đáp ứng yêu cầu điều trị. Hơn
nữa, tia xạ sẽ mất hẳn ở độ sâu 5 cm. Cả hai điều này khiến những vùng lành ít bị
tổn thương hơn.
o Đối với những khối u ở sâu, ví dụ như một khối u nằm giữa phổi, cách bề mặt da
trung bình 8 cm, liều xạ của máy Cobalt khi vào đến đây lại quá thấp, chỉ còn
40%, trong khi liều xạ của máy gia tốc có thể đạt 70%, giúp cho việc điều trị đạt
hiệu quả tốt hơn.
o Thực nghiệm cho thấy chùm photon có năng lượng càng lớn thì hiện tượng tán
xạ càng ít. Do vậy khi thu hẹp kích thước chùm tia thì diện tích trường chiếu đồng
liều càng thu hẹp nếu chùm photon đó có năng lượng càng cao. Ví dụ: chùm
photon 20 MV có thể cho trường chiếu đồng liều có đường kính là 15 cm trong lúc
đó với photon 50 MeV đường kính đó chỉ là 6 cm. Vấn đề này không được lưu ý
nhiều trong xạ trị với Co-60 nhưng được coi trọng với máy gia tốc.
o Máy gia tốc an toàn hơn nhiều vì nó ngừng phát tia khi tắt máy, còn ở máy
cobalt thì đồng vị phóng xạ vẫn phân rã liên tục và phát tia khi không còn cần đến.
o Máy Co-60 đòi hỏi phải thay nguồn định kỳ do phân rã phóng xạ. Nguồn cũ bỏ
ra cần xử lý để đảm bảo an toàn bức xạ.
4. Máy gia tốc tuyến tính PRIMUS – Siemens :
Ưu điểm và ứng dụng lâm sàng:
Máy gia tốc tuyến tính Primus của hãng SIEMENS đáp ứng được các yêu cầu của
xạ trị chiếu ngoài hiện đại vì có các đặc điểm sau:
* Chùm tia phát ra từ máy Primus được xác định rõ về năng lượng, liều lượng ổn
định trong suốt thời gian sử dụng. Liều đó đồng đều bên trong chùm tia và được
đo đạc chính xác. Hướng đi và cường độ của chùm tia, vị trí và kích thước trường
chiếu được kiểm soát và điều chỉnh dễ dàng. Thân máy có thể chuyển động quanh
giường bệnh nhân, giúp dễ dàng tạo ra các góc chiếu khác nhau.
* Primus cung cấp hai nguồn bức xạ để điều trị:
Chùm electron trực tiếp với 7 mức năng lượng khác nhau: 5, 6, 7, 8, 10, 12 và 14
MeV. Bức xạ này tuy không có khả năng xuyên sâu nhưng có hệ số truyền năng
lượng LET (linear energy transfer) cao hơn nhiều lần so với photon gamma. Vì
vậy nó có hiệu quả điều trị rất cao với các tổn thương nông.
v Nguồn photon với hai mức năng lượng 6 và 15 MeV (tức là tương đương với 3
và 8 MeV của tia gamma) dùng dể điều trị khối u ở độ nông sâu khác nhau như u