2.2. Hệ thống collimator đa lá (MLC)
2.2.2. Cấu trúc hình học và đặc tính cơ khí
2.2.2.1. Cấu trúc của lá collimator
Độ dày của lá, xác định độ phân giải chùm tia một cách chính xác; độ cao được xác định bởi sự rị rỉ cho phép, thông thường là 50-70mm với vật liệu volfram, có tính đến năng lượng của tia X; chiều dài chủ yếu cho phép bao phủ trường chiếu, một nửa của trường chiếu cực đại 400mm, được mơ tả hình 2.7.
Các thơng số kỹ thuật quan trọng nhất của một MLC là cấu trúc hình học và các đặc tính cơ khí được mơ tả trên hình 2.8 như là :
- Độ dày của một lá.
- Khoảng dịch chuyển lớn nhất qua tâm. - Khoảng giao nhau giữa các lá đối diện. - Vị trí của MLC trong hệ chuẩn trực.
Hình 2.7. Các thơng số của 1 lá
:
Hình 2.8. Các thơng số cơ khí quan trọng của MLC
Cao Dài Rộng khoảng dịch chuyển lớn nhất qua tâm Kích thước trường chiếu lớn nhất Độ dày 1 lá Cạnh bên Đầu cuối
2.2.2.2. Kích thƣớc trƣờng chiếu lớn nhất
Có 2 loại MLC được sử dụng hiện nay:
- Loại MLC tích hợp trên máy (được gắn trực tiếp trên đầu máy điều trị), tạo các trường chiếu vừa và lớn: kích thước trường chiếu lớn nhất đến 40x40cm2
.
- Loại MLC lắp ngoài, được sử dụng như một phụ kiện, tạo các trường chiếu nhỏ: kích thước trường chiếu lớn nhất 10x10cm2.
Bảng 2.1. Một số thông số kỹ thuật của MLC của một số hãng khác nhau
Company Brain LAB (m3) Radionics Siemens (MRC) µ- MLC Siemens (MRC) Moduleaf 3D Line (Wellhof- e) Direx AccuLe-f Số cặp lá thép 26 31 40 40 24 36 Kích thước trường (cm2) 10x10 10x12 7,3x6,4 12x10 11x10 11x10 Khoảng dịch chuyển max qua tâm ( cm) 5 5 1,4 5,5 2,5 2,5 Độ dày lá thép ( mm) 3,0- 5,5 4,0 1,6 2,5 4,5 4,5 Độ truyền qua lá (%) <4 <2 <1 <1 <0,5 <2 Vận tốc max ( cm/s) 1,5 2,5 1,5 3 1 1,5 Trọng lượng ( kg) 31 35 38 39,7 35 27
Kích thước trường chiếu lớn nhất của một số MLC phụ thuộc vào khoảng dịch chuyển lớn nhất qua tâm, khi khoảng dịch chuyển qua tâm càng lớn thì kích thước trường chiếu càng nhỏ.
2.2.2.3. Độ dày của lá collimator
- MLC tích hợp trên máy:
Các MLC được tích hợp trên đầu máy, điều khiển bằng phần mềm máy tính có độ dày khoảng 0,5-1cm (tính trong mặt phẳng đồng tâm, vng góc với chiều dịch chuyển, độ chính xác vị trí là 1mm trong hướng dịch chuyển).
Độ dày của lá thường phải phù hợp với kích thước và hình dạng phức tạp của khối u.
Ví dụ: Chiều dày của lá collimator là 10mm thì có thể hồn tồn đáp ứng tốt trong trường hợp ung thư tuyến tiền liệt, tuy nhiên trong trường hợp với những khối u có thể tích nhỏ gần cột sống thì kích thước trường chiếu 10mm là q lớn. Khi đó, độ dày của lá là 5mm là hợp lý nhất.
Một số MLC hiện đang được sử dụng trên thế giới hiện nay có các phần độ dày khác nhau, các lá ở phần giữa của mỗi dãy có độ dày nhỏ hơn phần ở hai bên.
- Đối với các MLC được lắp ngoài:
Loại MLC này chủ yếu để tạo ra các trường chiếu kích thước nhỏ trong thực hiện kỹ thuật xạ phẫu và xạ trị định vị theo không gian ba chiều với mục tiêu phân bố liều đồng đều vào khối u.
Loại MLC này được kết nối như một phụ kiện của máy gia tốc. Độ phân giải hay độ dày của lá khoảng 1,5- 4 mm.
- Độ dày lá tối ưu của MLC:
Các MLC có độ dày lá càng mỏng thì hiệu quả phân bố liều càng tốt, điều này được xác nhận từ thực tế khi chúng ta sử dụng MLC trong điều trị với các trường chiếu có hình dạng đặc biệt.
Tuy nhiên, về mặt vật lý có một giới hạn rõ ràng: với một MLC có vùng bán dạ P (là khoảng cách giữa đường đồng liều 20% và 80% tạo ra bởi đầu mũi của các collimator), độ dày lá nhỏ hơn P/2 sẽ khơng có ý nghĩa đáng kể về mặt phân bố liều điều trị.
Hình 2.9. MLC được sử dụng lắp ngoài trong xạ trị định vị điều khiển bằng tay hoặc máy tính
Hình 2.10. Minh họa vùng bán dạ trường chiếu
SCD: khoảng cách nguồn đến giữa lá collimator.
R: bán kính của đầu lá phù hợp với biên của chùm tia, ảnh hưởng đến vùng bán dạ tùy thuộc vào vị trí collimator trong trường chiếu.
Ví dụ: chùm electeron 6MeV, với các MLC được lắp bên ngồi có độ dày lá tối ưu là 1,5- 2 mm, vùng bán dạ xấp xỉ 3mm.
Với một MLC tích hợp trên máy thì độ dày lá tối ưu khoảng 5mm vì vùng bán dạ khoảng 8 -10mm, do vị trí collimator gần nguồn phát xạ hơn.
2.2.2.4. Khoảng dịch chuyển lớn nhất qua tâm
Khoảng dịch chuyển lớn nhất qua tâm là quãng chạy một lá collimator có thể dịch chuyển đi qua đường biên giữa của hai dãy lá. Khoảng dịch chuyển qua tâm rất quan trọng đối với những thể tích khối u có hình dạng phức tạp, đặc biệt quan trọng hơn trong các trường chiếu sử dụng kĩ thuật điều biến liều (IMRT).
Khoảng dịch chuyển qua tâm lớn là một thách thức đối với kĩ thuật cơ khí bởi vì cần phải có lá collimator rất dài, điều này dẫn tới là trọng lượng, kích thước lớn và các vấn đề khó khăn về mặt cơ khí.
2.2.2.5. Khoảng giao nhau giữa các lá đối diện
Trong một số trường hợp, một lá collimator khi đi qua lá đối diện liền kề thường xảy ra va chạm như mơ tả trong hình 2.11. Vì vậy, việc thiết lập các trường chiếu cũng nên hạn chế tối đa các trường chiếu có khả năng giao nhau khi sử dụng những MLC này.
Nói chung, giao nhau giữa các lá đối diện không phải là vấn đề quan trọng trong xạ trị theo không gian ba chiều 3- D CRT, nhưng đối với xạ trị điều biến liều (IMRT), một kĩ thuật yêu cầu phân bố liều tới rất nhiều kích thước trường chiếu nhỏ, phân đoạn trường chiếu phức tạp thì rất quan trọng vì khoảng giao nhau giữa các lá đối diện lặp lại rất nhiều.
Hình 2.11. Khoảng giao nhau giữa các lá đối diện