Luận văn Xạ trị hướng dẫn hình ảnh - Igrt và các kỹ thuật tiếp cận (image guided radiation therapy - igrt)

n 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 20 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] . 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 Bộ thu và khuếch đại hình ảnh Máy gia tốc Bóng x quang 21 1.5.1. Định nghĩa, mục đích và giá trị lâm sàng của IGRT - Định nghĩa: Cho đến nay định nghĩa[17] về IGR cũng chưa hoàn toàn được đồng thuận và chuẩn hóa. Các chuyên gia trong ngành xạ trị hiểu về IGRT là việc sử dụng hình ảnh 2 chiều hoặc 3 chiều chụp trước hoặc trong quá trình xạ trị đối chiếu với hình ảnh khi mô phỏng lập kế hoạch, đảm bảo vị trí bệnh nhân khi điều trị thực hiên đúng chính xác như khi mô phỏng lập kế hoạch. Một định nghĩa đầy đủ hơn được chấp nhận về IGRT là sử dụng các hình ảnh thường xuyên trong phòng chiếu xạ, và đưa ra những quyết định dựa trên hình ảnh để cải thiện độ chính xác của việc phát chùm tia điều trị. Nghĩa là tại phòng chiếu xạ, quá trình phát tia điều trị có sự hướng dẫn của hình ảnh. Các hình ảnh được sử dụng không chỉ bao gồm hình ảnh 2D, các hình ảnh tham chiếu của hình ảnh 3D để đánh dấu vị trí, tọa độ của bia (khối u) tương ứng với các môc đánh dấu trên da của người bệnh - Mục đích và giá trị lâm sàng của IGRT. IGRT cải thiện độ chính xác trong phân bố các trường chiếu xạ và bảo vệ tối đa các mô lành. Khi lập kế hoach xạ trị chúng ta thường lựa chọn một thể tích PTV có đường biên rộng hơn nhằm bù trừ cho những sai số hình học. Cho nên các mô lành phải nhận những mức liều chiếu xạ không đáng có. Kỹ thuật IGRT, các mép đường biên của PTV đã được hiệu chỉnh chính xác, liều hấp thụ đối với các mô lành xung quanh đã được giảm đến tối thiểu và tăng liều bức xạ tại thể tích bia, qua đó làm tăng xác suất kiểm soát khối u (TCP). Về lợi ích lâm sàng, IGRT có khả năng đánh giá chất lượng xạ trị trên một bệnh nhân, trên quần thể số lượng lớn các bệnh nhân và qua đó cho phép tiếp tục củng cố và hoàn thiện các kỹ thuật khác. Ngoài ra, IGRT cho việc kiểm soát những thay đổi trên bệnh nhân và điều chỉnh kịp thời ngay trong quá trình điều trị. Những thay đổi thường xảy ra là phát triển to hơn hoặc nhỏ hơn về hình dạng và thể tích của khối u và cả của những cấu trúc xung quanh liên quan đến nó. 1.5.2. Cơ sở lý thuyết của xạ trị hƣớng dẫn ảnh - IGRT Xạ trị hướng dẫn ảnh làm tăng độ chính xác trong chiếu xạ sẽ làm giảm độc tính khi tăng liều và cải thiện kiểm soát khối u là giả thuyết cơ bản của IGRT. Liều cao phù hợp tập trung vào thể tích bia, tăng độ chính xác của 22 chiếu xạ hằng ngày càng trở lên quan trọng. Xạ trị điều biến liều có liên quan đến sự suy giảm nhanh liều lượng ngoài khối u, điều này yêu cầu nghiêm ngặt trong kiểm soát những sai số hình học và cần phải tăng độ chính xác của việc mô phỏng bia trong lập kế hoạch và xác định vị trí bia trước khi triển khai điều trị. IGRT có độ chính xác cao không thể chấp nhận các sai số thiết lập và yêu cầu có sự hướng dẫn ảnh cho việc chiếu xạ một cách chính xác. Vì vậy, điều quan trọng là vị trí bệnh nhân hàng ngày và giải phẫu học tại mỗi lần phải giống nhau nếu không có sự đồng nhất với khi lập kế hoạch điều trị. Một vài lý do cho sự không chính xác và có sai số trong việc lập kế hoạch xạ trị và thực hành. Đó là sự không chắc chắn trong mô phỏng thể tích bia, mức độ không rõ của các khối u nhỏ, biến đổi vị trí các cơ quan trong bệnh nhân, và sai số thiết lập. IGRT nhằm giảm sự không chắc chắn về hình học bằng cách đánh giá sự bất định của bệnh nhân trong quá trình điều trị, về sự thay đổi vị trí, kích thước của khối u, qua đó cần chỉnh sửa lại kế hoạch sao cho phù hợp với những thay đổi về các thông số giải phẫu đã xảy ra. Ngay trước khi được chiếu xạ thì chụp hình bệnh nhân trong phòng điều trị sẽ tạo ra một bức tranh chính xác hơn về mức độ và tọa độ khối u trong không gian ba chiều (3Dimension - 3D). Kiểm tra các hình ảnh thu được trước, trong hoặc sau khi điều trị sẽ ghi lại vị trí của từng bệnh nhân tại thời điểm chiếu xạ điều trị. Việc làm này tạo ra một bộ dữ liệu lưu trữ cho việc đảm bảo chất lượng và đào tạo đội ngũ nhân viên về thực hành điều trị và nhận biết được ý nghĩa, tầm quan trọng của sự không chắc chắn hình học. Hình ảnh được xem trước và kiểm tra, can thiệp có thể thực hiện sớm hơn để giảm thiểu sự sai sót, nhằm đạt được chất lượng điều trị tốt hơn. Qua quan sát hình ảnh trong thời gian điều trị để nhận biết về mức độ di lệch của một số cơ quan, sai số thiết lập, và những thay đổi về kích thước, hình dạng khối u mà có thể xảy ra trong thực hành điều trị cho bệnh nhân. Tất cả các thông tin này có thể cung cấp phương thức để giữ cho bệnh nhân cố định trong khi điều trị, giảm sự di lệch của cơ quan, và tối ưu hóa vùng thể tích chiếu xạ. Phân bố liều xung quanh khối u đạt được lớn hơn mô lành liền kề, điều này sẽ tạo điều kiện thực hiện an toàn các mô hình phân liều khác nhau hoặc đưa ra mức liều chiếu hàng ngày cao hơn trong một thời gian ngắn, như vậy sẽ làm tăng khả năng sử dụng tốt hơn các trang thiết bị, tiết kiệm chi phí và thuận lợi cho sự chăm sóc người bệnh. Tuy nhiên, với việc đưa ra mức liều hàng ngày cao hơn thường quy (2Gy/ngày) trong một thời gian ngắn thì yêu cầu về độ chính xác sẽ tăng lên. 23 Với hình ảnh tại thời điểm điều trị là cần thiết để đảm bảo rằng xạ trị được chiếu đúng như dự định. Thể tích, vị trí khối u và hình ảnh theo thời gian trong quá trình xạ trị sẽ giúp điều chỉnh những thay đổi phát sinh liên quan các mô lành mà trước đó không rõ ràng để nhận biết. Việc can thiệp như vậy tất nhiên sẽ dẫn đến gia tăng nhiều lợi ích cho bệnh nhân. Ngoài việc làm giảm tác hại với các mô lành và cải thiện xác suất kiểm soát khối u (TCP), làm giảm xác suất biến chứng của các mô lành (NTCP), thì IGRT có thể giúp các nhà chuyên môn trong việc lựa chọn, phân loại bệnh nhân đúng theo những tiêu chí của phác đồ điều trị. 1.6. MỘT SỐ THIẾT BỊ HÌNH ẢNH ĐANG ĐƢỢC DÙNG TRONG KỸ THUẬT IGRT 1.6.1. Máy siêu âm, port film điện tử (Epid), hệ thống giám sát quang học Alignrt - Máy siêu âm: Người ta sử dụng sóng âm tạo ra hình ảnh khi sóng âm truyền tự do qua tổ chức dịch và các mô mềm trong cơ thể. Khi gặp các cấu trúc khác nhau trong cơ thể, sóng âm tạo ra các phản xạ âm với cường độ khác nhau. Dựa vào sự khác nhau này, sóng siêu âm được xây dựng và tạo ra hình ảnh 3D các mô và cơ quan trong cơ thể. Qua đó, giúp chúng ta điều chỉnh, tăng độ chính xác hình học mà không làm gia tăng thêm bất kỳ sự ion hóa do bức xạ nào. Kỹ thuật này sử dụng thích hợp đối với các khối u vú, u phổi nhưng không kết hợp được khi máy gia tốc đang xạ trị bệnh nhân [16]. Hình 1.8. Máy siêu âm 3D - ACUSON S2000 ABVS - Port film : Là một kỹ thuật chụp phim kiểm tra trường chiếu trước khi chiếu xạ cho bệnh nhân, thông qua đó ta quan sát được vị trí, kích thước khối u, kiểm tra độ chính xác của trưởng chiếu, đó là thiết bị port film điệm tử- EPID (Electronic Portal Imaging Device). 24 EPID là quá trình sử dụng hình ảnh kỹ thuật số, với hệ detector tấm phẳng bằng các diod silicon để tạo ra những hình ảnh có chấn lượng cao. Lợi thế hệ thống này là về thu nhận , xử lý tín hiệu và tái tảo ảnh bằng kỹ thuật số. Trong lâm sàng nó cho phép quan sát trực tiếp hình ảnh khối u và phân bố chùm chiếu xạ có hợp lý hay không (hình 1.9 và 1.10). Hình 1.9. Bệnh nhân chụp Port film tại bệnh viện Ung Bướu Nghệ An (a) (b) 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 ( a, b iView: Thiết bị chụp PORT phim điện tử - EPID.) - Hệ thống giám sát quang học . Hình 1.11. Hệ thống giám sát quang học AlignRT 25 Gồm các hệ thống máy quay video gắn trên trần nhà, cho hình ảnh 3D trực tiếp về sự chuyển động trên bề mặt da của bệnh nhân. Hệ thống giám sát quang học AlirnRT (hình 1.11) được dùng trong kỹ thuật IGRT[9] mà không làm tăng liều chiếu xạ cho bệnh nhân và có khả năng giám sát khối u theo thời gian thực, qua đó đưa ra những điều chỉnh cần thiết. Với thiết bị này người ta ứng dụng trong các trường hợp có sự di động trên bề mặt ngoài nhưng không đánh giá được những chuyển động của các bộ phân bên trong cơ thể. 1.6.2. Chụp cắt lới điện toán, chụp cắp lớp với điện áp triệu vôn - Chụp cắt lớp điện toán - Computed tomography CT: Gần đây, một số loại máy gia tốc xạ trị được kêt hợp với hệ thống chụp ảnh CT, có chức năng tạo ảnh kỹ thuật số bằng chụp cắt lớp CT không những cho phép tái tạo cấu trúc giải phẫu khối u theo không gian 3-D chất lượng cao mà còn cung cấp được thông tin về các mô mềm. Nó đem lại sự thuận tiện trong việc lấy tín hiệu ảnh 2-D thường quy mà CT tạo ra để đo đạc một cách chính xác độ suy giảm của các mô và đó là điều rất quan trọng trong tính toán phân bố liều bức xạ . Trong khi thiết kế đòi hỏi buồng máy tăng độ rộng hợp lý vì tích hợp hai thiết bị chung trong một phòng (hình 1.12). Hình 1.12. Máy gia tốc xạ trị kết hợp với máy chụp cắt lớp CT - Chụp cắt lớp với điện áp triệu vôn MVCT: MVCT có chức năng của CT và được tích hợp cùng trên hệ thống của TOMOTHRAPY (hình 1.13). MVCT tạo hình ảnh 3D đảm bảo định vị chính xác tư thế bệnh nhân trước mỗi lần phát tia. Ban đầu, tính hợp lý của MVCT đã được khích lệ từ những yêu cầu về việc 26 cần đánh giá chính xác mật độ các tế bào cho quy trình lập kế hoạch điều trị. Cả về tư thế bệnh nhân lẫn định vị lại khối u đều cần đến sự trợ giúp của MVCT. Thiết bị thu nhận ảnh được gắn trực tiếp trên máy gia tốc nhưng vẫn có nhược điểm mà người ta nhận thấy là chất lượng hình ảnh không được nét và phải tăng liều thêm trung bình khoảng 10-30 mGy/ 1 lần quét. Hình 1.13. Máy TomoTherapy Hi Art. Kết hợp với chụp MVCT 1.6.3. Cone Beam CT - Thuật toán dùng trong tái tạo hình ảnh Cone beam CT Hiện nay các loại máy CT dùng trong xạ trị thường được trang bị phần mềm tái tạo hình ảnh bằng kỹ thuật số DSI (Digital Spots Imaging). DSI bao gồm bộ khuếch đại hình ảnh, bộ xử lý số, thiết bị truyền và hiện ảnh. Tín hiệu hình ảnh được xử lý bằng kỹ thuật số theo mức 512 bits x 512 bits x 10 bits hoặc 1024 bits x 1024 bits x 10 bits. Tốc độ thu nhận ảnh khoảng 8 khung hinh /giây. Với CBCT scanner, thuật toán được dùng trong quá trình tái tạo ảnh là theo phương pháp của Feldkamp. Về mặt lý thuyết, để tạo ra mô hình tái tạo tự do, hướng của nguồn tia-X phải thỏa mãn đầy đủ điều kiện là bất kỳ mặt phẳng nào đó thì chùm tia phải cắt ngang ít nhất một lần khi đi qua đối tượng được scan (hình 1.14). Theo thuyết quỹ đạo, thuật toán Feldkamp coi những ảnh điểm nằm ngoài của mặt phẳng trung tâm này thì lại thuộc trung tâm của mặt phẳng khác và những hiệu chỉnh cần thiết về mặt hình học sẽ được tiến hành để làm phù hợp sự sai khác giữa thực tế và lý thuyết. Mật độ ảnh điểm tái tạo được tính toán theo tổng các ảnh điểm thành phần thu được qua chê độ quét (scan) 360 0. Trong thuật toán Feldkamp, những ảnh điểm nằm ngoài mặt phẳng trung tâm sẽ được coi như dư thừa và loại bỏ. Giả sử có một bộ dữ liệu các ảnh điểm theo 2-D có tọa độ P(Φ,Y,Z), trong đó Φ là góc chiếu, còn Y; Z là tọa độ 27 của detector, trong đó Z song song với trục quay.Các ảnh điểm sẽ được chiếu trên trục Y sao cho lớn hơn một nửa độ rộng của σ . Trong quá trình tính toán thực tế, bộ dữ liệu thu được theo phương pháp “làm xoắn” hoặc “cắt xén” hoặc “tích hợp” để làm tăng độ trung thực của mô hình tái tạo ảnh. Để giải quyết những thiếu hụt thông tin, người ta sử dụng công thức: P * (Φ,Y,Z) = P(Φ+π ± 2α, -Y, Z) (1) Ở đây, α là góc đặc trưng cho chùm tia tương ứng của mặt phẳng chứa nguồn và trục quay. Góc α được xác đinh theo hướng quay của nguồn. Đối với mặt phẳng trung tâm, quá trình này là tương đương với sự khôi phục những dữ liệu bị sai lệch do tín hiệu phản xạ. Những sai số về dữ liệu thông tin dự tính là do những điểm nằm ngoài mặt phẳng trung tâm tạo ra. Điều này được khắc phục bằng thuật toán “làm tròn số ” mật độ P*(Φ,Y,Z) theo trục Y. Giả sử, với các giá trị cho trước của Φ và Z thì ảnh điểm cuối cùng của bộ dữ liệu P(Φ, cuối cùng, Z) sẽ được tính với ảnh điểm đầu tiên trong công thức P*(Φ,Y,Z). Khi đó, sự hiệu chỉnh sẽ được tính theo: P * (Φ,Y,Z) = P*(Φ,Y,Z) + Δδcos(πγ/2k) khi 0≤ γ < k = P * (Φ,Y,Z) khi γ ≥ k (2) Ở đây, k là hằng số; Δδ = P(Φ, cuối cùng, Z) – P*(Φ, 0,Z). Hình 1.14. Các mặt phẳng theo hình ảnh giải phẫu của không gian 3D bởi CBCT Để bù trừ một cách hợp lý sự thiếu hụt thông tin gây ra do sự suy giảm của tổng các bức xạ thành phần, hàm trọng số W(γ) cần phải được “làm tròn số ” và có thể áp dụng theo tổng: W(γ) + W(-γ) = 2 28 Khi đó ta có: (3) Từ (1); (2) và (3) sẽ tính được đầy đủ, mọi thông tin phục vụ cho quá trình tạo ảnh của Cone beam CT - CBCT . - Chụp cắt lớp bằng ConeBeam-CT và ứng dụng trong xạ trị ung thƣ. + Chụp cắt lớp bằng ConeBeam-CT (CBCT) : Hình 1.15. Thế hệ các máy gia tốc tích hợp Cone Beam-CT[3] Cone beam CT là một thiết bị được tích hợp cùng trên một khung quay (Gantry) của máy gia tốc xạ trị (hình 1.15). Bộ phận thu nhận hình ảnh là một tấm phẳng bao gồm tổ hợp các ma trận diode bán dẫn, có thể xoay một góc 360 0 xung quanh bệnh nhân, đồng thời ghi được xấp xỉ 600 hình ảnh khác nhau trên một vòng quay. CBCT chụp bằng chùm tia-X phân kỳ, hình nón, cung cấp hình ảnh DRRS thực về 3D ( OBI- On Board Images). Hiểu theo nghĩa thông thường, cone beam CT – CBCT là một phiên bản compact, an toàn và có tốc độ nhanh hơn thiết bị CT thường quy. Bằng việc dùng chùm tia –X hình cone- tảo ảnh 3D, kích thước của máy Scanner (quét), liều bức xạ và thời gian cần thiết cho quy trình scanning được giảm đi đáng kể. CBCT scanner cũng được dùng khá phổ biến trong ngành nha khoa (hình 1.16). Hệ thống này với sự trợ giúp máy tính, các phần mềm chuyên biệt để tạo ra hình ảnh 3D của mô răng, mô mềm, ống thần kinh và xương hàm. Cone beam CT XVI-OBI On Board Imaging 29 Hình 1.16. Máy CT- Scanner Cone Beam trong điều trị nha khoa Khi chụp răng, hình ảnh 3D, CBCT cho phép quan sát hình ảnh của răng không bị méo dạng. Nó có thể giúp bác sỹ nha khoa nhận biết một các rõ ràng những chiếc răng mọc thẳng, răng mọc không thẳng, chân răng bị nghiêng Đặc biệt với cấy gép lmplant nha khoa (trồng răng lmplant) thì CBCT là không thể thiếu. Hình 1.17. Hình ảnh Fan Beam CT và Cone Beam CT CBCT có khản năng thu nhập hàng loạt các hình chiếu của ảnh trên toàn bộ thể tích cần khảo sát. Các hình chiếu 2-D sẽ được tái tạo thành các thể tích nguyên tố 3-D tương tự như bộ dữ liệu của CT từ bước lập kế hoạch. Toàn bộ thời gian scanning thường chỉ dưới một phút và liều bức xạ nhỏ hơn hàng trăm lần so với các máy CT thông thường hiện nay. - Ứng dụng Cone Beam-CT trong xạ trị ung thƣ Trong quá trình lập kế hoạch các Bác sỹ xạ trị sử dụng kỹ thuật tạo ảnh theo 3-D của máy CT và xác định sự phân bố liều hấp thụ một cách chính xác vào thể tích khối u, và bảo vệ các tổ chức lành. Trong những năm gần đây người ta thấy CBCT đang được áp dụng như một phương tiện để kiểm tra độ chính xác các chùm tia của máy phát ra trong kỹ thuật VMAT/RapidArc. Hệ thống chúp cắt lớp CT được lắp trên Gantry. Trước khi phát chùm tia , các hình ảnh 3-D từ Cone Beam được tạo ra và so sánh với những hình ảnh 30 DRRs của CT thường quy mà trước đó đã sử dụng trong quá trình lập kế hoạch, nếu có sự sai lệch vị trí,tư thế Bệnh nhân cần hiểu chỉnh ngay. CBCT đảm bảo cho các chùm tia có thể định vị chuẩn xác hơn nhằm giảm được liều chiếu xạ vào các mô lành. Trong lập kế hoạch xạ trị theo 3-D CBCT làm giảm các mép đường biên của các trường chiếu đi đáng kể. Như vậy CBCT đã và đang trở thành công cụ hữu hiệu trong lĩnh vực xạ trị ung thư hiện nay (hình 1.18). Một dẫn chứng cụ thể : Tại bệnh viện Quân Y 108 Khoa xạ trị và xạ phẫu, kỹ thuật xạ phẫu được sử dụng điều trị các khối u phổi dựa vào sự phát triển của công nghệ. Các thiết bị xạ trị dưới hướng dẫn của hình ảnh IGRT, Cone Beam CT sử dụng để kiểm tra và xác nhận lại vị trí của khối u ngay trước và trong quá trình điều trị. Các thiết bị IGRT sẽ cải thiện độ chính xác trong quá trình điều trị, ngoài ra nó còn được sử dụng để kiểm tra vị trí của bệnh nhân trong các buổi xạ trị. CBCT để đảm bảo độ chính xác vị trí của bệnh nhân trong tất cả các buổi điều trị. Kỹ thuật viên xạ trị sẽ chỉ tiến hành phát tia điều trị khi tư thế, vị trí của bệnh nhân chính xác dưới sự giám sát của bác sỹ xạ trị và kỹ sư vật lý. Trong suốt quá trình chiếu xạ, hệ thống cảm biến và CBCT được thực hiện để theo dõi, kiểm soát những di lệch của khối u. Đây minh chứng về ứng dụng CBCT trong điều trị hiện nay tại Việt Nam và thế giới. 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 CBCT- Ứng dụng trên bệnh nhân Ung thƣ Phổi: Để định vị một cách chính xác và ổn định thì tư thế bệnh nhân được xạ trị ung thư phổi không phải cần khung cố định, các nhà Kỹ sư đã sử dụng CBCT. Kỹ thuật này giúp cho kỹ sư tính toán và xác định PTV được tối ưu trong quá trình lập kế hoạch xạ trị. Công trình khoa học này được công bố 65 bệnh nhân ung thư phổi được điều trị bằng SBRT-4D không cần dùng khung cố định. 31 CHƢƠNG 2: QUY TRÌNH KỸ THUẬT XẠ TRỊ VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ TẤT YẾU ĐI KÈM VỀ IGRT 2.1. QUY TRÌNH XẠ TRỊ HƢỚNG DẪN ẢNH – IGRT 2.1.1. Những sai số về tƣ thế bệnh nhân thƣờng gặp trong xạ trị. Sự thật hiển nhiên rằng IGRT sẽ cải thiện chất lượng điều trị. Tuy nhiên, dữ liệu chứng minh sự cải thiện trong kết quả có ý nghĩa lâm sàng và định lượng được là tương đối ít. Nếu các giới hạn sai số điều trị đã lớn hơn những bất định thiết lập, và nếu giới hạn như vậy gây ra độc tính chấp nhận được, vậy giá trị thu được với IGRT là gì? Những bất định trong quá trình mô phỏng thể tích bia gây ra. Sẽ là sai lầm khi cho rằng giảm các mép đường biên trường chiếu dựa trên việc cho rằng IGRT làm giảm sai số. Quá hăng say làm giảm giới hạn đường biên có thể dẫn đến bỏ sót thể tich điều trị và kiểm soát khối u mất đi sự tối ưu. Chất lượng hình ảnh của hệ thống IGRT hiện nay là kém hơn đáng kể so với CT dùng trong chẩn đoán. Thời gian quét lâu hơn của các hệ thống IGRT hiện nay dẫn đến những tín hiệu của sự hô hấp giả. Hệ thống IGRT hiện nay là không thực sự có khả năng giám sát thời gian thực; do đó những sai số phát sinh giữa các buổi chiếu (giữa các phân liều) không được kiểm soát hết. Các kỹ thuật thích hợp nhất cho việc thu nhận hình ảnh vẫn chưa được xác định. Hầu hết các thiết bị IGRT thương mại trước đây chỉ cho phép ghi nhận ảnh của những khối u rắn chắc mà bỏ qua sự biến dạng của các mô mềm. Nói chung, sự hiệu chỉnh chuyển động quay là không thực hiện được với hầu hết các hệ thống đó, mặc dù có loại máy cải tiến hơn với bàn điều trị robot cho phép di chuyển sáu bậc tự do. Một vấn đề quan trọng khác cần quan tâm là liều chiếu xạ mà bệnh nhân phải nhận thêm do chụp ảnh hàng ngày có khả năng làm tăng nguy cơ gây ung thư thứ cấp, và sai số đặt tư thế bệnh nhân được quản lý và giảm thiểu, nhưng không thể tránh khỏi hoàn toàn được. Xạ trị hướng dẫn ảnh làm tăng sự phức tạp của việc lập kế hoạch xạ trị, quá trình chiếu xạ và yêu cầu sự quản lý chất lượng nghiêm ngặt ở mọi cấp độ để điều trị hiệu quả và an toàn. 2.1.2. Các phƣơng pháp hiệu chỉnh tƣ thế bệnh nhân của IGRT. Có hai phương pháp cơ bản, hiệu quả nhất được sử dụng để xác định và hiểu chỉnh tư thế bệnh nhân khi chiếu xạ, đó là : + Hiểu chỉnh trực tuyến ( on-line) 32 + Hiểu chỉnh ngoại tuyến (hay gián tiếp, off- line) Trong lâm sàng, cả hai phương pháp đều có những lợi ích riêng nhưng người ta thường kết hợp cả hai với nhau. Phương pháp này có ưu điểm là giảm được các sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. - Phƣơng pháp trực tiếp (On-line IGRT) Hiểu chỉnh on-line được dựa trên nguyên tắc của sự cập nhật thông tin một cách trực tiếp và liên tục. Phương pháp này là từ những hình ảnh thu được và việc hiệu chỉnh được áp dụng khi bệnh nhân đang trên bàn điều trị trước khi chiếu xạ. Phương pháp on-line đòi hỏi về nhân lực và chuyên môn, về cả phần mềm và phần cứng của hệ thống máy tính cấu hình phải cao. Hình 2.1(a). Sơ đồ khối về quy trình IGRT on-line Hình ảnh thu được trước khi xạ trị Hình ảnh thu được trước khi xạ trị Hình ảnh thu được trước khi xạ trị Hình ảnh thu được trước khi xạ trị Buổi 1 Buổi 2 Buổi 3 Buổi n Vượt ngưỡng sai số cho phép Phát tia điều trị (Beam Delivery) Chỉnh, sửa lại tư thế bệnh nhân Chụp lại hình ảnh để biết được sử thay đổi tư thế bệnh nhân Xem hình ảnh online và đồng nhất hình ảnh DRRs từ TPS ( Khớp hình ảnh) Y N 33 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. Quy trình kỹ thuật hƣớng dẫn ảnh trực tiếp (On-line IGRT) sử dụng KV ConeBeam-CT (hoặc MVCT-Tomotherapy). Bước 1 : Tiến hành chụp CT - Sim bệnh nhân (có dụng cụ cố đinh). Bước 2 : Lập kế hoạch xạ trị tại phòng TPS. Bước 3 : Xuất hình ảnh DRR tới iViewGT qua mạng MOSAIQ/ARIA, DCOM. Bước 4 : Thao tác đặt tư thế bệnh nhân (tại phòng máy gia tốc). Bước 5 : Chụp Cone Beam-CT trực tiếp có bệnh nhân trên bàn điều trị. Bước 6 : Phân tích ảnh DRRs và ConeBeam-CT, đánh giá độ lệch. Bước 7 : Chỉnh, sửa những sai lệch theo 3D (nếu có). Bước 8 : Phát tia điều trị (Beam Delivery). Để nâng cao tính chính xác trong điều trị thì trong các bước hướng dẫn ảnh online, cần phải điều chỉnh bàn điều trị sao cho tâm của bia (khối u) đúng tại vị trí đồng tâm (isocenter) nếu phân tích hình ảnh DRR và hình ảnh iViewGT có sự sai lệch vươt giới hạn cho phép. Khi đó bệnh nhân sẽ được xạ trị ở vị trí isocenter mới. Tất cả những điều chỉnh phải được ghi nhận, lưu giữ trên phần mềm của hệ thống để kiểm soát và tham chiếu trong quá trình điều trị. 34 - Phƣơng pháp gián tiếp (Off-line IGRT). Phương pháp off-line dùng để xác định tư thế chuẩn của bệnh nhân từ những thông tin thu thập được qua các buổi chiếu xạ. Với phương pháp này, hình ảnh được xem lại khi không có bệnh nhân trên bàn điều trị. Bác sĩ xạ trị cùng với kỹ thuật viên đo đạc và đánh dấu chính xác các mốc giải phẫu liên quan bằng các phim chụp. Cách này mất khá nhiều thời gian và thường có những sai số nhất định so với phương pháp on-line trình bày trên. Các bước hướng dẫn ảnh Offline- kiểm tra ảnh trên iViewGT cho kỹ thuật MV IGRT. Nội dung công việc của phương pháp IGRT Off-line bao gồm  Chụp cắt lớp bệnh nhân (có dụng cụ cố định) trên CT-Sim.  Truyền toàn bộ dữ liệu cắt lớp sang TPS, qua mạng MOSAIQ/ARIA DCOM.  Tiến hành lập kế hoạch xạ trị tại phòng TPS  Xuất hình ảnh DRR tới iViewGT (EPID)  Thao tác đặt tư thế bệnh nhân (tại phòng máy gia tốc).  Chụp iVewGT cho bệnh nhân.  Kiểm tra, đánh giá và chỉnh sửa sai lệch tư thế bệnh nhân  Tiến hành phát tia điều trị  Bệnh nhân có thể được tạm nghỉ điều trị sau khoảng thời gian nhất định  Kỹ Sư và Bác sĩ phân tích ảnh DRR và ảnh iViewGT, đánh giá trị độ lệch  Điều chỉnh lại các sai lệch về thông số chuẩn.  Tiếp tục điều trị bệnh nhân 35 Hình 2.2. Sơ đồ khối về quy trình IGRT off-line Buổi 1 Buổi 2 Buổi 3 Buổi 4 Buổi 5 Hàng tuần Hình ảnh thu được trước khi xạ trị Hình ảnh thu được trước