Luận văn Xác định một vài thông số đặc trưng của chùm electron năng lượng 6Mev, 9MeV, và 15MeV phát ra từ máy gia tốc Primus dùng trong xạ trị

à l1 thích hợp để electron đi trong ống C1 mất ½ chu kỳ thì đến đầu kia của C1, điện trường tại hai đầu C1 và C2 đổi chiều khi đó electron chuyển từ C1 đến C2 được gia tốc và động năng tăng thêm eU. Như vậy khi chuyển động trong ống C2 động năng của electron là 2 eU. Cứ như vậy electron khi đi trong ống C5 có động năng 5 eU. Nếu ta không chỉ sử dụng 5 ống mà nhiều hơn và độ dài ống được lựa chọn sao cho mỗi lần điện trường thay đổi dấu trong khi hạt chuyển động trong ống thì hạt sẽ được gia tốc mỗi lần đi từ ống này sang ống kia [2]. Để thực hiện việc gia tốc hạt là đồng bộ khi chuyển động trong các ống thì thời gian chúng chuyển động trong mỗi ống phải bằng nhau. Điều đó đòi hỏi chiều dài các ống phải tăng dần. Thời gian hạt được gia tốc đi trong các ống được tính theo công thức sau: 3 3 2 2 1 1 v l v l v l t  (2.1) Trong đó l1, l2, l3… và v1, v2, v3… là độ dài và vận tốc của hạt chuyển động trong các ống tương ứng. Mặt khác giữa thế gia tốc và động năng của electron liên hệ với nhau theo công thức: eU mv  2 2 (2.2) Do đó: m eU v .1.2 1  , m eU v .2.2 2  , m eU v .3.2 3  … (2.3) Từ công thức (2.1) và công thức (2.3) ta có: ... 3.22.21.2 321  m eU l m eU l m eU l (2.4) Vì vậy ta có tỷ số l1 :l2: l3: … = 1: 3:2 : … Nếu như trong máy gia tốc có n điện cực thì năng lượng hạt thu được khi chuyển động từ cực thứ nhất đến cực thứ n sẽ là eUn . Như vậy có thể nói rằng nếu ta có một hệ thống gồm một lượng lớn điện cực có kích thước phù hợp với một hiệu điện thế U nhỏ chúng ta có khả năng cung cấp cho hạt một năng lượng rất lớn. Tần số của nguồn điện xoay chiều theo tính toán cỡ hàng chục MHz. 2.2.2. Các môđun chính và các thành phần của nó trong máy gia tốc tuyến tính a. Các thành phần chính chứa trong khung đỡ như sau [2, 14] 1. Klystron (hoặc magnetron) là một loạt các khoang vi sóng đặt trên đỉnh bể chứa dầu cách ly và cung cấp một nguồn vi sóng để gia tốc các electron. 2. Ống dẫn sóng mang nguồn công suất vi sóng này tới cấu trúc gia tốc trong dàn quay. 3. Circulator là một thiết bị được đưa vào trong ống dẫn sóng gia tốc để cách ly klystron khỏi các sóng vi ba phản xạ trở lại từ cấu trúc gia tốc. 4. Hệ thống làm mát nước sẽ làm mát các thành phần khác nhau bằng cách giải phóng năng lượng nhiệt và thiết lập sự ổn định nhiệt độ vận hành. Hình 2.3: Sơ đồ mặt cắt một máy gia tốc tuyến tính năng lượng cao cho xạ trị (Các thành phần bên trong chứa trong khung đỡ và dàn quay) b. Các thành phần chính trong dàn quay là [2] 1. Cấu trúc gia tốc gồm một loạt các khoảng vi sóng được cấp năng lượng bởi nguồn vi sóng được cung cấp bởi klystron qua ống dẫn sóng. 2. Súng điện tử (hoặc catốt) cung cấp nguồn electron đưa vào ống dẫn sóng. 3. Từ trường uốn uốn các electron trên bia để tạo ra các tia X hoặc sử dụng chùm electron trực tiếp cho điều trị. 4. Đầu điều trị bao gồm thiết bị định dạng và theo dõi chùm. 5. Bộ chặn chùm tia nhằm giảm yêu cầu về che chắn phòng đối với chùm tia điều trị thoát ra từ bệnh nhân và có thể kéo ra từ phía chân dàn quay 6. Tủ điều chế chứa các thành phần phân bố và điều khiển nguồn điện sơ cấp tới tất cả các vị trí của máy từ các kết nối, cung cấp các xung cao áp cho việc phun chùm tia và cho phát công suất vi sóng. 7. Bàn điều khiển (Hình 2.4) là trung tâm hoạt động của máy gia tốc tuyến tính. Nó cấp xung định thời để khởi động mỗi xung bức xạ. Nó theo dõi các thông số hoạt động chính của máy gia tốc tuyến tính, bao gồm cả liều điều trị cho mỗi bệnh nhân. Hình 2.4: Bàn điều khiển (trung tâm hoạt động của máy gia tốc tuyến tính) 2.2.3. Đầu điều trị máy gia tốc tuyến tính Các electron, phát ra từ súng điện tử, được gia tốc trong ống dẫn sóng gia tốc và sau đó được mang dưới dạng một chùm tia hình bút chì, qua hệ thống vận chuyển chùm tới đầu điều trị máy gia tốc, trong đó các photon và chùm electron lâm sàng được tạo ra. Như minh họa ở Hình 2.5 đầu điều trị máy gia tốc tuyến tính gồm vài thành phần, các thành phần đó ảnh hưởng đến việc hình thành, tạo dạng, định vị và theo dõi chùm tia lâm sàng [2]. Hình 2.5 a: Hình cắt đầu điều trị Hình 2.5 b: Sơ đồ mặt cắt đầu điều của một máy gia tốc tuyến tính trị của một máy gia tốc tuyến tính cho chùm electron và photon cho chùm electron và photon 2.2.4. Các hệ thống cơ khí Trong suốt quá trình chiếu bức xạ điều trị, bệnh nhân cần phải được giữ yên. Cách tốt nhất để thực hiện điều này là đặt bệnh nhân đó trong một vị trí thoải mái và bộ phát tia điều trị phải được đặt thẳng với bệnh nhân. Các hệ thống được mô tả trong chương này được thiết kế chế tạo để thực hiện các chức năng này. 2.3. Phương pháp thực nghiệm xác định một số thông số đặc trưng của chùm electron từ lối ra của máy gia tốc PRIMUS – Siemens 2.3.1. Các thiết bị đo Sử dụng các thiết bị đo liều có sẵn tại Bệnh viện K Hà Nội bao gồm: máy gia tốc tuyến tính xạ trị, hệ thống phantom nước, hoặc phantom nhựa, hệ thống điều khiển và các buồng ion hóa đo liều. 2.3.1.1. Máy gia tốc tuyến tính xạ trị Hãng sản xuất: Siemens - Xuất xứ: Đức. Các tính năng của máy gia tốc tuyến tính này là có thể phát ra hai loại bức xạ (Photon và Electron) với các mức năng lượng khác nhau phục vụ trong xạ trị:  Các mức năng lượng photon: 6 MeV và 15 MeV.  Các mức năng lượng electron: 5 MeV, 6 WeV, 7 MeV, 8 MeV, 9 MeV, 10 MeV, 12 MeV, 14 MeV và 15 MeV. 2.3.1.2. Thiết bị đo liều Trong phương pháp xạ trị, việc kiểm tra liều chiếu từ máy gia tốc phải được tiến hành thường xuyên bằng thiết bị đo liều chính xác do IAEA cung cấp. Phần thực nghiệm của luận văn tiến hành đo phân bố liều trên máy gia tốc xạ trị PRIMUS tại bệnh viện K Hà Nội, sử dụng thiết bị đang được dùng để kiểm tra liều chiếu hàng ngày tại đây. Thiết bị đo là Dosimeter kết hợp với đầu đo là buồng ion hóa Farmer chamber FC65 – P. Trên Hình 2.6 là thiết bị đo liều Dosimeter. Hình 2.6: Thiết bị đo liều Dosimeter Trên Hình 2.7 đưa ra dạng đầu đo FC65 – P được sử dụng trong luận văn Hính 2.7: Đầu đo Farmer type chamber FC65 – P Một số thông số kỹ thuật của buồng ion hóa Farmer type chamber FC65 – P như sau:  Ứng dụng: + Đo liều tuyệt đối chùm photon và electron trong xạ trị. + Đo trong chất rắn, không khí, phantom nước. Sử dụng trong việc đo liều thường quy.  Các đặc trưng: + Buồng ion hóa không khí. + Có cấu trúc lớp nhựa vững chắc giúp việc kiểm tra liều hàng ngày. + Không thấm nước. + Có các lỗ thoát khí qua các lớp không thấm nước. + Được bảo vệ chắc chắn. + Cung cấp cho việc chuẩn máy và có hướng dẫn sử dụng.  Vật liệu + Điện cực ngoài POM (1,42 g/cm3). + Điện cực trong bằng nhôm (2,7 g/cm3).  Kích thước vùng hoạt + Thể tích thông thường 0,65 cm3. + Tổng chiều dài vùng hoạt 23,2 mm. + Đường kính bên trong của hình trụ 6,2 mm. + Độ dày của lớp vỏ 0,4 m.  Cáp và cầu nối + Kiểu kết nối TNC ba trục. + Chiều dài của dây cáp 1,4 m.  Thông số hoạt động + Dòng điện dò < 10-15 A. + Độ nhạy 21.10-9 C/Gys. 2.3.1.3. Phantom Nhiệm vụ của luận văn là xác định phân bố liều của chùm tia electron phát ra từ máy gia tốc PRIMUS – Siemens. Trong thực nghiệm ta tiến hành đo liều hấp thụ trong các phantom. Do cấu tạo mô cơ thể con người chủ yếu là nước nên người ta sử dụng môi trường nước để đo liều hấp thụ (gọi là phantom nước) khi tính toán liều để điều trị chính xác nhất. Nhưng trên thực tế, khi đo liều lượng thường ngày không cần thiết đến loại phantom nước to, cồng kềnh, mà dùng loại phantom đặc biệt tiện lợi hơn. Loại phantom này không nhất thiết phải có mật độ vật chất chính xác như mô cơ thể mà chỉ gần đúng. Đó là các tấm mỏng làm bằng polystyrence có tỉ trọng lớn hơn nước một chút. Trong đó có lỗ khoan để đặt đầu đo đúng với độ sâu đo liều tham khảo là 5 cm. Việc đo liều hấp thụ trong các phantom có mật độ vật chất giống với mô cơ thể người nhằm mục đích tính toán được liều hấp thụ trong cơ thể bệnh nhân điều trị bằng tia xạ. Tuy nhiên việc hấp thụ trong môi trường lại tỷ lệ thuận với liều chiếu. 2.3.1.4. Buồng ion hóa đo liều Tên buồng ion hóa: CC13 - Loại: Buồng ion hóa Farmer (Farmer chamber) - Thể tích nhạy: 0,6 cm3. Điện áp sử dụng: 300 V. Sử dụng hai buồng ion hóa đo liều với số hiệu lần lượt là: 8559 và 8560 Hình 2.8: Buồng ion hóa CC13  Buồng ion hóa chính (Field Ion chamber): Được đặt ở trong phantom nước, trong vùng chiếu xạ. Sử dụng để đo liều tích lũy trong phantom nước tại các vị trí khác nhau.  Buồng ion hóa tham chiếu (Reference Ion chamber): Được đặt ở phía trên trong không khí, trong vùng chiếu xạ. Sử dụng trong việc đo liều tham chiếu trong không khí để so sánh với liều đo đạc trong phantom nước. 2.3.1.5. Phantom nước Phantom nước đo liều là loại Blue Phantom - Kích thước 40x40x40 cm3 - Nhà sản xuất IBA Dosimetry - Xuất xứ: Đức. Hình 2.9: Phantom nước Blue phantom thực chất là một thùng lập phương rỗng làm bằng Plastic được tích hợp các thiết bị sau:  Thùng chứa nước: Chứa nước để bơm vào phantom khi cần đo.  Máy bơm nước: Bơm nước từ thùng chứa vào phantom khi cần thực hiện đo đạc và hút nước ra khỏi phantom vào thùng chứa khi kết thúc.  Thiết bị nâng, hạ phantom để điều chỉnh khoảng cách từ nguồn đến bề mặt nước khi cần thiết. 2.3.1.6. Bộ điều khiển dịch chuyển của buồng ion hóa chính CCU (Control Unit) được kết nối với máy tính cài đặt phần mềm OmniPro-Accepts. Có chức năng điều khiển sự di chuyển của buồng ion hóa chính trong phantom (lên, xuống, trái, phải) theo các vị trí đã được lập trình sẵn trong phần mềm. Đồng thời CCU thu nhận tín hiệu từ hai buồng ion hóa (chính và tham chiếu) và truyền tải về máy tính để phần mềm OmniPro-Accepts xử lý. Hình 2.10: Bộ điều khiển của buồng ion hóa CCU 2.3.1.7. Phần mềm thu nhận và xử lý số liệu Tên phần mềm: OmniPro Accepts - Phiên bản: 6.6c: Là phần mềm được thiết kế với công nghệ phần mềm mới đảm bảo chất lượng làm việc của các máy Linac nhanh và chính xác nhất. Điều đáng chú ý là các quy trình làm việc của phần mềm theo định hướng tăng hiệu quả và giảm thời gian vận hành mà vẫn đảm bảo được chất lượng điều trị của máy. Nhà sản xuất: IBA Dosimetry - Xuất xứ: Đức. Hình 2.11: Giao diện phần mềm Omnipro-Accepts Các chức năng chính:  Kết nối với CCU để dịch chuyển đầu dò đến các vị trí cần đo liều theo yêu cầu của phần mềm mà người dùng đã nhập vào.  Thu nhận và xử lý số liệu từ buồng ion hóa.  Hiển thị kết quả đo đạc. 2.3.1.8. Hình học đo Các đặc trưng của chùm electron sẽ được xác định đối với trường chiếu 10cm x 10cm (Sử dụng: Applicator 10cm x 10cm Cone size ). Khoảng cách từ nguồn tới bề mặt nước là SSD = 100 cm. Buồng ion hóa được đặt trên trục chính của chùm tia để lần lượt đo liều hấp thụ trong nước tại các độ sâu từ 20 cm cho đến 0 cm (bề mặt). Máy gia tốc sẽ liên tục phát tia cho đến khi phép đo hoàn thành. Hình 2.12: Bố trí hình học đo đạc 2.3.1.9. Phương pháp đo Sử dụng các thiết bị đo đạc trình bày ở trên tiến hành việc đo đạc đặc trưng liều sâu phần trăm của chùm electron với mức năng lượng 6 MeV; 9 MeV và 15 MeV. 2.3.2. Các đặc trưng của chùm electron năng lượng cao Chùm electron từ súng điện tử trước khi đi vào hệ thống tăng tốc chùm electron có năng lượng ban đầu nào đó. Sau khi đi qua hệ thống ống dẫn sóng cao tần có chân không thấp, chùm electron được gia tốc. Phổ năng lượng của chùm electron tại cửa sổ ra của đầu máy gia tốc có thể được đặc trưng bởi số các thông số [16] như: năng lượng lớn nhất (Emax,a); năng lượng trung bình của electron 0E ; năng lượng với xác suất lớn nhất mà electron có thể đạt được (Ep,a). Dạng phổ năng lượng của chùm electron khi bắt đầu ra khỏi hệ chân không, hay buồng gia tốc đi tới đầu ra của máy xạ trị được đưa ra trên Hình 2.13 a. Khi chùm electron đi qua lớp vật chất khác nhau từ đầu ra của máy gia tốc tới bề mặt phantom, do tương tác với vật chất dẫn đến sự mất năng lượng của chúng. Kết quả của quá trình tương tác với vật chất dẫn tới phổ của chùm electron rộng ra và dịch chuyển về phía năng lượng thấp. Điều này cũng xảy ra khi các electron đi vào trong phantom. Điều này dẫn tới kết quả bề rộng r ứng với nửa giá trị lớn nhất của phổ г tăng, hay гa< г0< гz. Ở đây các chỉ số dưới a, 0 và z tương ứng với hệ chân không, bề mặt phantom và độ dày của phantom (Hình 2.13). Bởi vì phổ hơi bị nghiêng hướng về vùng năng lượng thấp 0E , Ep,0 là không trùng nhau và 0E < Ep,0. Sự khác nhau giữa 0E , Ep,0 tăng lên theo năng lượng truyền г0. Hình 2.13: Phổ năng lượng của chùm electron và các thông số của nó (a): sự phân bố năng lượng của chùm khi nó ra khỏi hệ chân không, bắt đầu vào cửa sổ của đầu máy gia tốc. (0): sự phân bố trên bề mặt phantom. (z): sự phân bố tại độ sâu trong phantom. Năng lượng trung bình E0 và năng lượng có xác suất lớn nhất Ep,a là các đặc trưng cơ bản của chùm electron. Năng lượng có xác suất lớn nhất Ep,0 là thông số rất thuận lợi cho việc mô tả đường cong đồng liều cũng như đường cong phân bố liều theo chiều sâu. Năng lượng trung bình zE của electron tại độ sâu quan tâm z là thông số cần thiết cho việc xác định thông số hình học chiếu và nó cho phép tính toán được liều hấp thụ. 2.3.3. Phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu Các đại lượng 0E , Ep,0 được xác định dựa trên vào các công thức bán thực nghiệm mô tả mối liên hệ giữa năng lượng electron và thông số khoảng cách được xác định trên đường cong phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu trong phantom nước. Hình 2.14 là đường cong mô tả phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu trong phantom nước. Phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu không phụ thuộc vào kích thước trường chiếu mà chỉ phụ thuộc vào năng lượng và góc chiếu [14]. Thông số khoảng cách được xác định dựa trên đường cong sự phân bố theo độ sâu của liều hấp thụ như đã chỉ ra ở Hình 2.14. Khoảng cách thực tế Rp và nửa giá trị độ sâu R50 là đặc biệt quan trọng đối với sự đo năng lượng Rp là chiều sâu mà tại đó hầu như các electron đã bị hấp thụ, chỉ còn lại bức xạ hãm. Liều hấp thụ tại độ sâu lớn hơn Rp chỉ do bức xạ hãm gây ra. R50 là độ sâu tại đó liều hấp thụ bằng 50% liều hấp thụ cực đại. Mối quan hệ giữa khoảng cách và năng lượng theo kinh nghiệm sẽ đưa ra ở đây là hoàn toàn hợp lí cho chùm electron rộng và song song. Khi sự phân bố liều sâu theo trục trung tâm không phụ thuộc vào kích thước của trường chiếu, nó sẽ phụ thuộc vào năng lượng và sự truyền theo góc của chùm tia. Theo kết quả thực nghiệm, việc sử dụng kích thước trường chiếu 12cm x 12cm, 20cm x 20cm hoặc lớn hơn nên dùng mức năng lượng trung bình là 0E = 15 MeV. Hình2.14: Sự phân bố liều hấp thụ trong phantom nước Các đại lượng trên Hình 2.14 có ý nghĩa như sau [14]: Đại lượng Dm là liều hấp thụ cực đại. Dx là liều hấp thụ do bức xạ hãm gây ra. R100 là độ sâu ứng với liều cực đại Dm. R50 là độ sâu tại đó liều hấp thụ bằng 50% liều cực đại. R85 là chiều sâu tại đó liều bằng 85% liều hấp thụ cực đại, đây cũng chính là khoảng cách điều trị. Rp là khoảng cách thực nghiệm mà tại đó chỉ đóng góp của chùm bức xạ hãm hay nói cách khác chiều sâu tại đó chùm electron đã bị hấp thụ hoàn toàn. Để xác định Rp ta kẻ tiếp tuyến với đồ thị đường cong phân bố liều tại độ sâu 50% như Hình 2.14. Xác định Ep,0 Năng lượng với xác suất lớn nhất tại bề mặt là liên quan tới khoảng cách Rp theo công thức bán thực nghiệm sau [14, 16]: 2321, ppop RCRCCE  (2.5) Với C1 = 0,22 MeV, C2 = 1,98 MeV.cm -1 còn C3 = 0,0025 MeV/cm 2 phương trình này là hợp lý đối với trường chiếu có kích thước rộng và cho hầu hết các máy gia tốc hiện tại. Đại lượng Rp được xác định từ đường cong phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu trong nước ứng với khoảng cách từ đầu ra của chùm electron từ máy gia tốc đến bề mặt phanton nước  1m. Xác định 0E Năng lượng trung bình tại bề mặt của phantom liên quan tới R50 theo công thức bán thực nghiệm sau [14, 16]: 0E = C4R50 (2.6) Trong đó C4 = 2,33 MeV.cm -1. 2.3.4. Năng lượng theo độ sâu Năng lượng theo độ sâu của chùm electron được xác định theo công thức:              p pp R z EzE 10 (2.7)              pR z EzE 10 (2.8) Trong đó Ep(z) là năng lượng có xác suất lớn nhất tại độ sâu z. 2.3.5. Độ lệch và sai số chuẩn Giả sử chúng ta thực hiện phép đo đại lượng x lặp lại n lần với các kết quả lần lượt là x1, x2, x3, …, xn theo [16] ta có các công thức sau: Giá trị trung bình của phép đo:    n i ix n x 0 1 (2.9) Độ lệch chuẩn:       n i ix xx n 1 2 1 1  (2.10) Sai số chuẩn:         n i ixx xx nnn 1 2 1 11  (2.11) Chương 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN Phần kết quả thực nghiệm của luận văn tiến hành đo liều hấp thụ của bức xạ electron phát ra từ máy gia tốc xạ trị Primus tại bệnh viện K Hà Nội với mức năng lượng 6 MeV; 9 MeV và 15 MeV. 3.1. Xác định các năng lượng đặc trưng và phân bố liều hấp thụ theo độ sâu của chùm electron Để xác định các năng lượng đặc trưng của chùm electron phát ra từ máy gia tốc luận văn đã dựa vào mối quan hệ giữa năng lượng đặc trưng và thông số đặc trưng quãng đường. Thông số đặc trưng quãng đường được xác định dựa vào đồ thị mô tả phân bố liều hấp thụ phần trăm của chùm electron trong phantom nước như đã trình bày trong mục 2.3. Khoảng cách từ đầu máy gia tốc đến bề mặt phantom nước là 100 cm. Với chùm electron năng lượng xác định tiến hành cho máy phát với kích thước trường chiếu khác nhau. Cụ thể, trong quá trình đo chế độ chiếu không đổi suất liều hấp thụ tại bề mặt phantom là 100G Y/15s. 3.1.1. Xác định năng lượng đặc trưng và phân bố liều hấp thụ theo độ sâu của chùm electron 6 MeV phát ra từ máy Primus 3.1.1.1. Phân bố liều hấp thụ phần trăm theo độ sâu trong phantom ứng với các trường chiếu khác nhau Với chùm electron năng lượng 6 MeV, đã tiến hành đo phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu trong phantom nước ứng với trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm; 15cm x 15cm. Kết quả đo liều hấp thụ tại mỗi điểm ứng với độ sâu xác định trong phantom được so sánh với liều hấp thụ cực đại đo được. Phần mềm OmniPro-Accepts cho biết liều hấp thụ tương đối tại mỗi điểm. Trong Bảng 3.1 đưa ra kết quả đo liều hấp thụ tương đối trong phantom đối với chùm electron năng lượng 6 MeV ứng với trường chiếu khác nhau. Bảng 3.1: Liều hấp thụ tương đối do chùm electron 6 MeV gây ra trong phantom ứng với các trường chiếu khác nhau độ sâu cm 5cmx5cm 10cmx10cm 15cmx15cm độ sâu cm 5cmx5cm 10cmx10cm 15cmx15cm 0.0 0.776550 0.781780 0.795000 7.2 0.005010 0.005010 0.005000 0.3 0.806610 0.813810 0.818000 7.5 0.005010 0.005010 0.005000 0.6 0.869740 0.875880 0.873000 7.8 0.005010 0.004000 0.005000 0.9 0.939880 0.942940 0.936000 8.1 0.005010 0.005010 0.005000 1.2 0.992990 0.992990 0.985000 8.4 0.005010 0.004000 0.004000 1.3 1.002001 1.000000 0.996001 8.7 0.005010 0.005010 0.004000 1.4 1.000001 1.000001 1.000001 9.0 0.004010 0.004000 0.005000 1.8 0.904810 0.903900 0.932000 9.3 0.004010 0.004000 0.004000 2.1 0.737470 0.737740 0.781000 9.6 0.004010 0.004000 0.004000 2.3 0.594190 0.596600 0.638000 9.9 0.005010 0.004000 0.004000 2.4 0.499000 0.509510 0.557000 10.2 0.003010 0.004000 0.004000 2.5 0.425850 0.437440 0.471000 10.5 0.004010 0.004000 0.004000 2.6 0.344690 0.347350 0.391000 10.8 0.004010 0.004000 0.004000 3.0 0.098200 0.098100 0.123000 11.1 0.004010 0.004000 0.004000 3.3 0.023050 0.021020 0.031000 11.4 0.004010 0.004000 0.004000 3.6 0.006010 0.007010 0.007000 11.7 0.004010 0.004000 0.004000 3.9 0.006010 0.006010 0.006000 12.0 0.004010 0.004000 0.004000 4.2 0.006010 0.005010 0.006000 12.3 0.004010 0.004000 0.004000 4.5 0.006010 0.006010 0.005000 12.6 0.004010 0.004000 0.004000 4.8 0.005010 0.005010 0.005000 12.9 0.004010 0.003000 0.004000 5.1 0.005010 0.005010 0.005000 13.2 0.004010 0.004000 0.004000 5.4 0.006010 0.005010 0.005000 13.5 0.004010 0.004000 0.004000 5.7 0.005010 0.005010 0.005000 13.8 0.004010 0.004000 0.003000 6.0 0.005010 0.005010 0.005000 14.1 0.004010 0.003000 0.004000 6.3 0.005010 0.005010 0.005000 14.4 0.004010 0.004000 0.004000 6.6 0.005010 0.005010 0.005000 14.7 0.004010 0.004000 0.003000 6.9 0.005010 0.005010 0.005000 15.0 0.004010 0.003000 0.003000 Từ bảng số liệu tiến hành vẽ đồ thị phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom. Trên Hình 3.1; Hình 3.2 và Hình 3.3 là đồ thị phân bố liều phần trăm theo độ sâu trong phantom nước của chùm electron 6 MeV với các kích thước trường chiếu tương ứng là: 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm. Tc/độ sâu 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.3 1.4 1.5 1.8 5 0.77655 0.80661 0.86974 0.93988 0.99299 1.002001 1.000001 0.99399 0.90481 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 Hình 3.1: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 6 MeV trường chiếu 5cm x 5cm dm = 1,3 cm 50R = 2,39 cm pR = 2,95 cm Tc/độ sâu 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.3 1.4 10 0.78178 0.81381 0.87588 0.94294 0.99299 1 1.000001 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 Hình 3.2: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 6 MeV trường chiếu 10cm x 10cm dm = 1,4 cm 50R = 2,41 cm pR = 2,96 cm Tc/độ sâu 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.3 1.4 1.5 1.8 15 0.795 0.818 0.873 0.936 0.985 0.996001 1.000001 0.996 0.932 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 6 Hình 3.3: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 6 MeV trường chiếu 15cm X 15cm Từ các đồ thị Hình 3.1, Hình 3.2 và Hình 3.3 xác định được chiều sâu ứng với liều hấp thụ cực đại dm, R50 và Rp. Cụ thể ta có: Với trường chiếu 5cm x 5cm ta có: dm = 1,3 cm dm = 1,4 cm 50R = 2,46 cm pR = 2,95 cm R50 = 2,39 cm Rp = 2,95 cm Với trường chiếu 10cm x 10cm ta có: dm = 1,4 cm R50 = 2,41 cm Rp = 2,96 cm Với trường chiếu 15cm x 15cm ta có: dm = 1,4 cm R50 = 2,46 cm Rp = 2,95 cm 3.1.1.2. Xác định năng lượng đặc trưng của chùm electron 6 MeV Từ các đồ thị Hình 3.1; Hình 3.2 và Hình 3.3 xác định được chiều sâu dm, Rp và R50 ứng với các trường chiếu khác nhau như đã chỉ ra ở trên. Từ các giá trị R50 ứng với ba trường chiếu, theo công thức (2.6) xác định được năng lượng trung bình của chùm electron 6 MeV khi bắt đầu ra khỏi buồng gia tốc: 569,501 E MeV; 615,502 E MeV và 732,503 E MeV Từ đó theo công thức (2.9) và (2.11) thu được giá trị năng lượng trung bình của chùm electron năng lượng 6 MeV là: )084,0639,5(0 E MeV Tương tự từ Hình 3.1, Hình 3.2 và Hình 3.3 ứng với các trường chiếu 5cm x 5cm, 10cm x 10cm và 15cm x 15cm xác định được giá trị Rp tương ứng là 2,95 cm; 2,96 cm và 2,95 cm. Theo công thức (2.5) xác định được năng lượng có xác suất lớn nhất tương ứng là 6,083 MeV; 6,103 MeV và 6,089 MeV. Theo các công thức (2.9) và (2.11) thu được giá trị trung bình ứng với xác suất lớn nhất ứng với chùm electron 6 MeV là : )007,0089,6()0( pE MeV Như vậy giá trị năng lượng có xác suất lớn nhất sai khác với năng lượng chùm electron mong đợi MeVMeVMeVE 089,00,6089,6  cỡ %5,1%100. 0,6 089,0  nằm trong phạm vi sai số cho phép. 3.1.1.3. Kết luận Đối với chùm electron năng lượng 6 MeV, chiều sâu ứng với liều cực đại cỡ 1,37 cm, năng lượng trung bình của chùm electron bằng (5,639 0,084) MeV, còn năng lượng của chùm electron có xác suất lớn nhất là Ep(0) = (6,089 0,007) MeV, sai lệch so với giá trị mong đợi là: MeVMeVMeVE 089,00,6089,6  = %5,1%100. 0,6 089,0  Từ đường cong liều hấp thụ phần trăm nhận thấy ở độ sâu cỡ 3,4 cm liều hấp thụ do chùm electron gây ra bằng không. Đây chính là tính ưu việt của việc sử dụng chùm electron để xạ trị khối u nông. 3.1.2. Xác định năng lượng đặc trưng và phân bố liều hấp thụ theo độ sâu của chùm electron 9 MeV phát ra từ máy Primus 3.1.2.1. Phân bố liều hấp thụ phần trăm theo độ sâu trong phantom ứng với các trường chiếu khác nhau Tương tự như chùm electron năng lượng 6 MeV, với chùm năng lượng electron năng lượng 9 MeV, đã tiến hành đo phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu trong phantom nước ứng với trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm. Kết quả đo thu được liều hấp thụ tương đối trong phantom được cho ở Bảng 3.2. Bảng 3.2. Liều hấp thụ tương đối do chùm electron 9 MeV gây ra trong phantom ứng với các trường chiếu khác nhau độ sâu cm 5cmx5cm 10cmx10cm 15cmx15cm độ sâu cm 5cmx5cm 10cmx10cm 15cmx15cm 0.0 0.8310 0.8308 0.8448 7.8 0.0070 0.0080 0.0080 0.1 0.8330 0.8338 0.8469 8.1 0.0070 0.0080 0.0080 0.3 0.8450 0.8448 0.8579 8.4 0.0070 0.0080 0.0070 0.6 0.8800 0.8789 0.8889 8.7 0.0070 0.0080 0.0080 0.9 0.9100 0.9089 0.9189 9.0 0.0070 0.0080 0.0080 1.2 0.9400 0.9359 0.9419 9.3 0.0070 0.0070 0.0070 1.5 0.9690 0.9640 0.9690 9.6 0.0060 0.0070 0.0070 1.8 0.9930 0.9900 0.9920 9.9 0.0070 0.0070 0.0070 2.0 1.0000 1.0000 1.0000 10.2 0.0070 0.0070 0.0060 2.1 0.9990 1.0010 1.0000 10.5 0.0070 0.0060 0.0070 2.4 0.9810 0.9860 0.9830 10.8 0.0070 0.0070 0.0060 2.7 0.9270 0.9319 0.9319 11.1 0.0060 0.0070 0.0060 3.0 0.8270 0.8368 0.8368 11.4 0.0060 0.0070 0.0060 3.3 0.6860 0.6927 0.6987 11.7 0.0060 0.0070 0.0060 3.5 0.5790 0.5856 0.5876 12.0 0.0050 0.0070 0.0060 3.6 0.5210 0.5235 0.5345 12.3 0.0060 0.0070 0.0060 3.7 0.4620 0.4695 0.4735 12.6 0.0060 0.0060 0.0060 3.8 0.4040 0.4074 0.4134 12.9 0.0060 0.0070 0.0060 3.9 0.3440 0.3484 0.3554 13.2 0.0060 0.0060 0.0060 4.2 0.1840 0.1902 0.1952 13.5 0.0050 0.0060 0.0060 4.5 0.0790 0.0791 0.0881 13.8 0.0060 0.0060 0.0060 4.8 0.0270 0.0270 0.0330 14.1 0.0050 0.0070 0.0060 5.1 0.0120 0.0120 0.0120 14.4 0.0050 0.0060 0.0050 5.4 0.0090 0.0100 0.0100 14.7 0.0060 0.0060 0.0050 5.7 0.0080 0.0090 0.0100 15.0 0.0050 0.0060 0.0050 6.0 0.0090 0.0100 0.0090 15.3 0.0050 0.0050 0.0050 6.3 0.0080 0.0090 0.0090 15.6 0.0050 0.0050 0.0050 6.6 0.0080 0.0080 0.0090 15.9 0.0050 0.0060 0.0050 6.9 0.0080 0.0090 0.0090 16.2 0.0050 0.0050 0.0050 7.2 0.0080 0.0080 0.0090 16.5 0.0050 0.0050 0.0050 7.5 0.0080 0.0080 0.0090 Từ số liệu trong Bảng 3.2 tiến hành xây dựng đồ thị phân bố liều hấp thụ phần trăm theo chiều sâu trong phantom ứng với kích thước trường chiếu khác nhau. Trên Hình 3.4; Hình 3.5 và Hình 3.6 là phân bố liều hấp thụ phần trăm của chùm electron 9 MeV trong phantom nước ứng với các trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm. 0 0.1 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 5 0.831 0.833 0.845 0.88 0.91 0.94 0.969 0.993 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 6 7 Hình 3.4: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 9 MeV trường chiếu 5cm X 5cm Rm = 2,0 cm 50R = 3,63 cm pR = 4,45 cm 0 0.1 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 10 0.83083 0.83383 0.84484 0.87888 0.90891 0.93594 0.96396 0.98999 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 6 7 Hình 3.5: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 9 MeV trường chiếu 10cm X 10cm dm = 2,1 cm 50R = 3,64 cm pR = 4,46 cm 0 0.1 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 15 0.84484 0.84685 0.85786 0.88889 0.91892 0.94194 0.96897 0.99199 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 6 Hình 3.6: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 9 MeV trường chiếu 15cm X 15cm Từ các đồ thị Hình 3.4; Hình 3.5 và Hình 3.6 xác định được chiều sâu ứng với liều hấp thụ cực đại dm, R50 và Rp. Cụ thể ta có: Với trường chiếu 5cm x 5cm ta có: dm = 2,0 cm dm = 2,05 cm 50R = 3,65 cm pR = 4,43 cm R50 = 3,63 cm Rp = 4,45 cm Với trường chiếu 10cm x 10cm ta có: dm = 2,1 cm R50 = 3,64 cm Rp = 4,46 cm Với trường chiếu 15cm x 15cm ta có: dm = 2,05 cm R50 = 3,65 cm Rp = 4,43 cm 3.1.2.2. Xác định năng lượng đặc trưng của chùm electron 9 MeV Từ các giá trị R50 ứng với ba trường chiếu, theo công thức (2.6) xác định được năng lượng trung bình của chùm electron 9 MeV khi bắt đầu ra khỏi buồng gia tốc: 458,801 E MeV; 481,802 E MeV và 505,803 E MeV Từ đó theo công thức (2.9) và (2.11) thu được giá trị năng lượng trung bình của chùm electron năng lượng 9 MeV là: )013,0481,8(0 E MeV Tương tự từ Hình 3.4; Hình 3.5 và Hình 3.6 ứng với các trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm xác định được giá trị Rp tương ứng là 4,45 cm; 4,46 cm và 4,43 cm. Theo công thức (2.5) xác định được năng lượng của electron có xác suất lớn nhất tương ứng là: 9,081 MeV; 9,101 MeV và 9,040 MeV. Theo các công thức (2.9) và (2.11) thu được giá trị trung bình ứng với xác suất lớn nhất ứng với chùm electron 9 MeV là: )018,0074,9()0( pE MeV Như vậy giá trị năng lượng của electron có xác suất lớn nhất sai khác với năng lượng chùm electron mong đợi là: MeVMeVMeVE 074,000,9074,9  cỡ %8,0%100. 0,9 074,0  . 3.1.2.3. Kết luận Đối với chùm electron năng lượng 9 MeV, chiều sâu ứng với liều cực đại cỡ 2,05 cm, năng lượng trung bình của chùm electron bằng (8,481 0,013) MeV, còn năng lượng của chùm electron có xác suất lớn nhất Ep(0) = (9,074 0,018) MeV, sai lệch so với giá trị mong đợi: 9,074 MeV – 9,00 MeV = %8,0%100. 0,9 074,0  Từ đường cong liều hấp thụ phần trăm nhận thấy ở độ sâu cỡ 5,1 cm liều hấp thụ do chùm electron gây ra bằng không. Đây chính là tính ưu việt của việc sử dụng chùm electron để xạ trị khối u nông. 3.1.3. Xác định năng lượng đặc trưng và phân bố liều hấp thụ theo độ sâu của chùm electron 15 MeV phát ra từ máy Primus 3.1.3.1. Phân bố liều hấp thụ phần trăm theo độ sâu trong phantom ứng với các trường chiếu khác nhau Điều chỉnh thế gia tốc để chùm electron ở lối ra của máy gia tốc có năng lượng 15 MeV. Lập lại các phép đo tương tự như chùm electron năng lượng 6 MeV và 9 MeV. Trong Bảng 3.3 là kết quả đo liều hấp thụ phần trăm phụ thuộc vào chiều sâu của phantom ứng với năng lượng chùm electron năng lượng 15 MeV ứng với các trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm. Bảng 3.3: Liều hấp thụ tương đối do chùm electron 15 MeV gây ra trong phantom ứng với các trường chiếu khác nhau độ sâu cm 5cmx5cm 10cmx10cm 15cmx15cm độ sâu cm 5cmx5cm 10cmx10cm 15cmx15cm 0.0 0.926930 0.930930 0.939940 8.4 0.035040 0.037040 0.038040 0.1 0.928930 0.932930 0.940940 8.7 0.031030 0.035040 0.035040 0.3 0.935940 0.940940 0.949950 9.0 0.031030 0.034030 0.034030 0.6 0.962960 0.966970 0.971970 9.3 0.030030 0.034030 0.033030 0.9 0.979980 0.980980 0.985990 9.6 0.030030 0.033030 0.033030 1.2 0.985990 0.987990 0.994990 9.9 0.029030 0.033030 0.032030 1.5 0.992990 0.993990 0.998001 10.2 0.028030 0.032030 0.032030 1.8 0.998000 0.996001 1.000001 10.5 0.028030 0.032030 0.031030 2.0 0.999000 0.997001 1.001001 10.8 0.028030 0.032030 0.031030 2.1 1.000000 0.999001 1.001001 11.1 0.027030 0.030030 0.030030 2.2 1.001000 0.999001 1.001001 11.4 0.027030 0.030030 0.030030 2.3 1.001000 0.997001 1.000001 11.7 0.026030 0.029030 0.030030 2.4 1.001000 0.999001 1.000001 12.0 0.026030 0.029030 0.029030 2.5 1.000001 1.000001 1.000001 12.3 0.026030 0.029030 0.028030 2.6 0.998001 1.001001 1.000001 12.6 0.026030 0.028030 0.028030 2.7 0.999001 1.001000 0.999000 12.9 0.025030 0.028030 0.028030 3.0 0.990990 0.999000 0.996000 13.2 0.025030 0.027030 0.027030 3.3 0.975980 0.994990 0.990990 13.5 0.025030 0.027030 0.027030 3.6 0.957960 0.984980 0.981980 13.8 0.023020 0.026030 0.027030 3.9 0.927930 0.972970 0.967970 14.1 0.023020 0.027030 0.026030 4.2 0.888890 0.950950 0.944940 14.4 0.022020 0.026030 0.026030 4.5 0.839840 0.916920 0.913910 14.7 0.022020 0.026030 0.025030 4.8 0.776780 0.868870 0.870870 15.0 0.022020 0.025030 0.025030 5.1 0.706710 0.805810 0.810810 15.3 0.021020 0.025030 0.024020 5.4 0.628630 0.727730 0.736740 15.6 0.021020 0.023020 0.024020 5.7 0.546550 0.636640 0.646650 15.9 0.021020 0.023020 0.024020 5.8 0.517520 0.606610 0.614610 16.2 0.021020 0.023020 0.024020 5.9 0.491490 0.574570 0.583580 16.5 0.020020 0.023020 0.023020 6.0 0.461460 0.541540 0.550550 16.8 0.020020 0.022020 0.023020 6.1 0.431430 0.502500 0.517520 17.1 0.020020 0.022020 0.023020 6.2 0.400400 0.466470 0.481480 17.4 0.019020 0.022020 0.023020 6.3 0.371370 0.432430 0.447450 17.7 0.019020 0.021020 0.022020 6.6 0.284280 0.325330 0.339340 18.0 0.019020 0.022020 0.022020 6.9 0.202200 0.230230 0.240240 18.3 0.019020 0.021020 0.022020 7.2 0.138140 0.155160 0.158160 18.6 0.018020 0.021020 0.021020 7.5 0.091090 0.099100 0.099100 18.9 0.018020 0.021020 0.021020 7.8 0.059060 0.063060 0.064060 19.2 0.018020 0.020020 0.021020 8.1 0.041040 0.044040 0.046050 19.5 0.018020 0.020020 0.020020 Từ số liệu trong Bảng 3.3 tiến hành xây dựng đồ thị phân bố liều phần trăm theo chiều sâu trong phantom ứng với kích thước trường chiếu khác nhau. Trên Hình 3.7; Hình 3.8 và Hình 3.9 là phân bố liều hấp thụ phần trăm của chùm electron 15 MeV ứng với trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm trong phantom nước. 0 0.1 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2 5 0.92693 0.92893 0.93594 0.96296 0.97998 0.98599 0.99299 0.998 0.999 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hình 3.7: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 15 MeV trường chiếu 5cm X 5cm dm = 2,31 cm 50R = 5,86 cm pR = 7,39 cm 0 0.1 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2 10 0.93093 0.93293 0.94094 0.96697 0.98098 0.98799 0.99399 0.996001 0.997001 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hình 3.8: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 15 MeV trường chiếu 10cm X 10cm dm = 2,64 cm 50R = 6,09 cm pR = 7,37 cm 0 0.1 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2 15 0.93994 0.94094 0.94995 0.97197 0.98599 0.99499 0.998001 1.000001 1.001001 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Hình 3.9: Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron năng lượng 15 MeV trường chiếu 15cm x 15cm Từ các đồ thị Hình 3.7, Hình 3.8 và Hình 3.9 xác định được chiều sâu ứng với liều hấp thụ cực đại dm, R50 và Rp. Cụ thể ta có: Với trường chiếu 5cm x 5cm ta có: dm = 2,31 cm dm = 2,15cm 50R = 6,14 cm pR = 7,4 cm R50 = 5,86 cm Rp = 7,39 cm Với trường chiếu 10cm x 10cm ta có: dm = 2,64 cm R50 = 6,09 cm Rp = 7,37 cm Với trường chiếu 15cm x 15cm ta có: dm = 2,15 cm R50 = 6,14 cm Rp = 7,4 cm 3.1.3.2. Xác định năng lượng đặc trưng của chùm electron 15 MeV Từ các giá trị R50 ứng với ba trường chiếu, theo công thức (2.6) xác định được năng lượng trung bình của chùm electron 15 MeV khi bắt đầu ra khỏi buồng gia tốc: 654,1301 E MeV; 190,1402 E MeV và 306,1403 E MeV. Từ đó theo công thức (2.9) và công thức (2.11) thu được giá trị năng lượng trung bình của chùm electron năng lượng 15 MeV là : )201,0050,14(0 E MeV Tương tự từ các giá trị Rp là 7,39 cm; 7,37 cm và 7,4 cm tương ứng với các trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm X 10cm và 15cm x 15cm, theo công thức (2.5) xác định được năng lượng của electron có xác suất lớn nhất tương ứng là 14,989 MeV; 14,948 MeV và 15,009 MeV. Theo các công thức (2.9) và (2.11) thu được giá trị trung bình ứng với năng lượng của electron có xác suất lớn nhất ứng với chùm electron 15 MeV là: )018,0982,14()0( pE MeV Như vậy giá trị năng lượng của chùm electron có xác suất lớn nhất sai khác với năng lượng chùm electron mong đợi một đại lượng là : MeVMeVMeVE 018,0000,15982,14  . Giá trị thực nghiệm sai khác so với giá trị năng lượng mong đợi cỡ %12,0%100. 000,15 018,0  . 3.1.3.3. Kết luận Đối với chùm electron năng lượng 15 MeV, chiều sâu ứng với liều cực đại cỡ 2,37 cm, năng lượng trung bình của chùm electron bằng 201,0050,14(  ) MeV còn năng lượng của chùm electron có xác suất lớn nhất Ep(0) = (14,982 0,018) MeV, sai lệch so với giá trị mong đợi là: MeVMeVMeVE 018,0000,15982,14  = %012,0%100. 000,15 018,0  Từ đường cong liều hấp thụ phần trăm nhận thấy ở độ sâu cỡ 8,4 cm liều hấp thụ do chùm electron gây ra bằng không. Đây chính là tính ưu việt của việc sử dụng chùm electron để xạ trị khối u nông. 3.2. Xác định phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới trục của chùm electron năng lượng 6 MeV, 9 MeV và 15 MeV Trong phần 3.1 thông qua việc xây dựng đường cong phân bố liều phần trăm theo chiều sâu đã chỉ ra tính ưu việt của việc sử dụng chùm electron trong xạ trị khối u nông. Phần thực nghiệm tiếp theo của luận văn đánh giá độ đồng đều của liều hấp thụ tại các điểm nằm trên cùng mặt phẳng vuông góc với trục của chùm electron. Để đánh giá độ đồng đều của chùm tia luận văn đã tiến hành xây dựng đồ thị phân bố liều hấp thụ trong phantom nhựa theo khoảng cách tới trục của chùm electron. Buồng ion hóa được đặt trong phantom ở độ sâu ứng với độ sâu tại đó liều hấp thụ cỡ 85% liều hấp thụ cực đại. Tiến hành đo liều hấp thụ tại các điểm cách trục 0 cm; 1 cm; 2 cm; 3 cm; 4 cm; 5 cm và 6 cm về hai phía. Các phép đo được tiến hành trong 11 giây với chế độ phát electron không thay đổi. Vị trí của buồng ion (điểm đo) đến trục của chùm tia được xác định chính xác bằng thước quang học. Trong quá trình đo buồng ion hóa được dịch chuyển trên cùng mặt phẳng chính là giường bệnh nhân nằm. 3.2.1 Phân bố liều hấp thụ của chùm electron 6 MeV phát ra từ máy Primus ở cùng độ sâu với độ lệch trục khác nhau Trong Bảng 3.4 là kết quả đo liều hấp thụ tại các điểm nằm trên mặt phẳng giường bệnh do chùm electron năng lượng 6 MeV gây ra ứng với kích thước trường chuẩn 10cm x 10cm. Từ số liệu thực nghiệm tiến hành xây dựng đường cong phân bố liều hấp thụ ở độ sâu 2,0 cm, ứng với khoảng cách tới trục của chùm electron khác nhau. Kết quả được thể hiện trên Hình 3.10. Bảng số 3.4: Phân bố liều hấp thụ ứng với chùm electron năng lượng 6 MeV ở trường chiếu 10cm x 10cm với độ lệch tâm khác nhau năng lượng lần đo thời gian (s) độ lệch tâm cm liều hấp thụ mGY 6 MeV 1 11 -6 10.6 6 MeV 1 11 -5 122.6 6 MeV 1 11 -4 424.0 6 MeV 1 11 -3 425.3 6 MeV 1 11 -2 424.8 6 MeV 1 11 -1 423.2 6 MeV 1 11 0 425.0 6 MeV 2 11 0 425.1 6 MeV 3 11 0 425.0 6 MeV 1 11 1 424.3 6 MeV 1 11 2 423.4 6 MeV 1 11 3 425.2 6 MeV 1 11 4 424.4 6 MeV 1 11 5 122.5 6 MeV 1 11 6 10.5 Từ các số liệu thực nghiệm thu được tiến hành xây dựng đồ thị phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới trục. Kết quả tương ứng được biểu diễn trên Hình 3.10. 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 400.0 450.0 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 mGY cm Hình 3.10: Đường cong phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới trục của chùm electron 6 MeV ở nhiệt độ 200C áp suất 1 at Nhận xét với chùm electron năng lượng 6 MeV ta có Từ số liệu thực nghiệm trong Bảng 3.4 tiến hành đánh giá độ đồng đều của phân bố liều hấp thụ: %25,0%100. )2,4233,425( 2,4233,425 %100. )( minmax minmax        DD DD q Với trường chiếu 10cm x 10cm trong khoảng kích thước 8cm x 8cm, tức là ở khoảng cách nhỏ hơn 4 cm tới tâm phân bố liều hấp thụ coi như là đồng đều. Độ chênh lệch giữa Dmin và Dmax cỡ 0,25%. Khi ra ngoài biên liều hấp thụ giảm nhanh: cụ thể tại vị trí cách trục chùm tia 4 cm liều hấp thụ cỡ 424 mGY, còn tại vị trí cách trục 5 cm liều hấp thụ giảm xuống còn khoảng 122 mGY. Đặc biệt khi ra xa thêm 1 cm nữa tức tại vị trí cách trục 6 cm liều hấp thụ chỉ còn khoảng 10 mGY. 3.2.2 Phân bố liều hấp thụ của chùm electron 9 MeV phát ra từ máy Primus ở cùng độ sâu với độ lệch trục khác nhau Tương tự trong Bảng số 3.5 là kết quả thực nghiệm đối với chùm electron năng lượng 9 MeV. Bảng 3.5: Phân bố liều hấp thụ ứng với chùm electron 9 MeV ở trường chiếu 10cm x 10cm với độ lệch tâm khác nhau năng lượng lần đo thời gian (s) độ lệch tâm cm liều hấp thụ mGY 9MeV 1 11 -6 10.6 9MeV 1 11 -5 123.2 9MeV 1 11 -4 424.0 9MeV 1 11 -3 425.2 9MeV 1 11 -2 424.9 9MeV 1 11 -1 423.1 9MeV 1 11 0 425.1 9MeV 2 11 0 425.1 9MeV 3 11 0 425.1 9MeV 1 11 1 423.4 9MeV 1 11 2 424.6 9MeV 1 11 3 425.6 9MeV 1 11 4 424.5 9MeV 1 11 5 122.6 9MeV 1 11 6 10.2 Từ các số liệu thực nghiệm thu được tiến hành xây dựng đồ thị phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới trục. Kết quả tương ứng được biểu diễn trên Hình 3.11. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 mGY cm Hình 3.11: Đường cong phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới trục của chùm electron 9 MeV ở nhiệt độ 200C áp suất 1 at Nhận xét với chùm electron năng lượng 9 MeV Từ số liệu thực nghiệm trong Bảng 3.5 tiến hành đánh giá độ đồng đều của phân bố liều hấp thụ. %29,0%100. )1,4236,425( 1,4236,425 %100. )( minmax minmax        DD DD q Với trường chiếu 10cm x 10cm trong khoảng kích thước 8cm x 8cm, tức là ở khoảng cách nhỏ hơn 4 cm tới tâm phân bố liều coi như là đồng đều, độ chênh lệch giữa Dmin và Dmax cỡ 0,29%. Khi ra ngoài biên liều hấp thụ giảm nhanh: cụ thể tại vị trí cách trục chùm tia 4 cm liều hấp thụ cỡ 424 mGY, còn tại vị trí cách tâm 5 cm liều hấp thụ giảm xuống còn khoảng 123 mGY. Đặc biệt khi ra xa thêm 1 cm nữa tức tại vị trí cách trục 6 cm liều hấp thụ chỉ còn khoảng 10 mGY. 3.2.3 Phân bố liều hấp thụ của chùm electron 15 MeV phát ra từ máy Primus ở cùng độ sâu với độ lệch trục khác nhau Tương tự trong Bảng số 3.6 là kết quả thực nghiệm đối với chùm electron năng lượng 15 MeV ứng với trường chiếu 10cm x 10cm. Từ các số liệu thực nghiệm thu được tiến hành xây dựng đồ thị phân bố liệu hấp thụ theo khoảng cách tới tâm. Kết quả được biểu diễn trên Hình 3.12 tương ứng. Bảng 3.6: Phân bố liều hấp thụ ứng với chùm electron 15 MeV ở trường chiếu 10cm x 10cm với độ lệch tâm khác nhau năng lượng lần đo thời gian s độ lệch tâm cm liều chiếu mGY 15MeV 1 15 -6 18.5 15MeV 1 15 -5 117.3 15MeV 1 15 -4 451.2 15MeV 1 15 -3 446.3 15MeV 1 15 -2 442.4 15MeV 1 15 -1 442.3 15MeV 1 15 0 439.7 15MeV 1 15 1 442.6 15MeV 1 15 2 443.2 15MeV 1 15 3 446.6 15MeV 1 15 4 451.4 15MeV 1 15 5 117.5 15MeV 1 15 6 18.5 Từ các số liệu thực nghiệm thu được tiến hành xây dựng đồ thị phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới trục. Kết quả tương ứng được biểu diễn trên Hình 3.12. 0 100 200 300 400 500 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 mGY cm Hình 3.12: Đường cong phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới trục của chùm electron 15 MeV ở nhiệt độ 200C áp suất 1 at Nhận xét với chùm electron năng lượng 15 MeV Từ số liệu trong Bảng 3.6 đánh giá độ đồng đều liều hấp thụ %3,1%100. )7,4394,451( 7,4394,451 %100. )( minmax minmax        DD DD q Khi ra ngoài biên liều hấp thụ giảm nhanh: cụ thể tại vị trí cách trục chùm tia 4 cm liều hấp thụ cỡ 451 mGY, còn tại vị trí cách tâm 5 cm liều hấp thụ giảm xuống còn khoảng 117 mGY. Đặc biệt khi ra xa thêm 1 cm nữa tức tại vị trí cách trục 6 cm liều hấp thụ chỉ còn khoảng 18 mGY. Kết luận chương 3 Từ đường cong phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom cũng như phân bố liều theo khoảng cách tới tâm chiếu cho phép khẳng định chất lượng của việc sử dụng chùm electron trong xạ trị khối u nông:  Liều hấp thụ đồng đều trong phạm vi trường chiếu và giảm nhanh khi ra xa biên.  Bên trong phantom, hay tương ứng trong cơ thể bệnh nhân tại khối u, liều hấp thụ tăng nhanh theo chiều sâu sau đó đạt cực đại tại độ sâu cỡ 1,37 cm; độ sâu 2,05 cm và 2,37 cm tương ứng với chùm electron năng lượng 6 MeV; 9 MeV và 15 MeV.  Sau khi đạt cực đại tiếp tục đi vào sâu liều hấp thụ giảm nhanh tới không. Ví dụ với chùm electron năng lượng 15 MeV liều hấp thụ do electron gây ra tại các điểm có chiều sâu lớn hơn 8,4 cm bằng không. Điều này khẳng định khi sử dụng chùm electron để xạ trị khối u nông, hiệu quả điều trị cao ảnh hưởng tới tế bào lành xung quanh được giảm tới mức tối thiểu. Kết Luận Chung Luận văn đã đạt được mục tiêu đề ra cụ thể: 1. Về mặt lý thuyết đã tìm cơ sở sinh học của xạ trị dùng bức xạ hạt nhân nói chung và xạ trị bằng chùm electron phát ra từ máy gia tốc nói riêng. 2. Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý và yêu cầu của máy gia tốc electron dùng trong xạ trị khi điều trị các khối u nông, tùy theo chiều sâu chọn năng lượng chùm electron thích hợp. Tùy theo kích thước khối u chọn kích thước trường chiếu thích hợp. Luận văn cũng nêu lên những ưu điểm của việc dùng chùm electron để xạ trị khối u nông. 3. Thông qua việc xây dựng đường cong phân bố liều phần trăm theo chiều sâu đã xác định được các năng lượng đặc trưng của các chùm electron phát ra từ máy xạ trị tại bệnh viện K Hà Nội: 3.1. Với chùm electron năng lượng 6 MeV luận văn thu được: )084,0639,5(0 E MeV )007,0089,6()0( pE MeV 3.2. Với chùm electron năng lượng 9 MeV luận văn thu được: )013,0481,8(0 E MeV )018,0074,9()0( pE MeV 3.3. Với chùm electron năng lượng 15 MeV luận văn thu được: )201,0050,14(0 E MeV )018,0982,14()0( pE MeV 4. Từ dạng đường cong mô tả phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu cũng như dạng phân bố liều theo khoảng cách tới tâm khối u đã thấy rõ ưu điểm của các phương pháp xạ trị dùng chùm electron đó là: - Liều phân bố đồng đều trong phạm vi trường chiếu điều này làm tăng hiệu quả điều trị. - Liều hấp thụ giảm nhanh khi ra xa biên trường chiếu, cũng như đặc điểm liều hấp thụ theo phần trăm cho chùm electron gây ra giảm nhanh tới không Rp đã đảm bảo yêu cầu làm giảm tối thiểu ảnh hưởng của tia xạ tới tế bào lành xung quanh. 5. Số liệu thực nghiệm với mọi kích thước khác nhau đã chỉ ra khi ra ngoài biên của trường chiếu liều hấp thụ giảm nhanh tới không có một ý nghĩa rất quan trọng trong việc đúc khuôn chì cho bệnh nhân. Các khuôn chì có kích thước bên trong bằng diện tích cần chiếu, bề dày khuôn chì chỉ cần có bề dày 3 cm. Tài liệu tham khảo Tiếng Việt: 1. Nguyễn Thái Hà (2006), Cơ sở vật lý các thiết bị dùng trong xạ trị, Nxb Đại học Bách Khoa Hà Nội. 2. Nguyễn Thái Hà, Nguyễn Đức Thuận (2006), Y học hạt nhân và kỹ thuật xạ trị, Nxb Đại học Bách Khoa Hà Nội. 3. Nguyễn Văn Hùng (2007), Bài giảng An toàn bức xạ, Tập bài giảng trường ĐH Sư Phạm thành phố Hồ Chí Minh. 4. Ngô Quang Huy (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 5. Nguyễn Xuân Kử, Máy gia tốc dùng trong xạ trị, Tập bài giảng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN. 6. Nguyễn Xuân Kử (2000), Nguyên lý máy gia tốc xạ trị ung thư. Hà Nội. 7. Nguyễn Xuân Kử (2007), Cơ sở vật lý các thiết bị chủ yếu trong xạ trị, Hà Nội. 8. Bùi Văn Loát (2008), Nghiên cứu một số đặc trưng của cơ chế sinh bức xạ hãm và nơtron trên máy gia tốc electron và một số ứng dụng, Báo cáo đề tài đặc biệt cấp ĐHQGHN, Hà Nội. 9. Bùi Văn Loát (2009), Địa vật lý hạt nhân, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. 10. Nguyễn Kim Ngân, Lê Hùng (2004), Sinh học phóng xạ, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội. 11. Nguyễn Đông Sơn, Giáo trình Ứng dụng bức xạ ion hóa và kỹ thuật Hạt nhân trong y tế, Tập bài giảng trường ĐH Sư Phạm thành phố Hồ Chí Minh. 12. 13. may-dien-hat-nhan/35691.043.html Tiếng Anh: 14. Ervin B. Podgorsak (2002), Review of Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students, International Atomic Energy Gency Vienna, Austria. 15. Glennf.Knoll (1988), Radiation detection and measurement, Second edition, John Wiley & Sons. 16. IAEA (1997), Absorbed dose determination in photon and electron beams - An International Code of Practice, International Atomic Energy Agency, Viena. 17. Ph. D. Khue, B. V. Loat – Determination of the 15 MeV Bremsstrahlung Spectrum from thin W Target on the Microtron MT-17 Accelerator. VNU, Journal of Science, Mathematics - Physics, Vol. 24, No.2 (2008) 81-87 PHỤ LỤC 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0 2.0 4.0 5cm x 5cm 10cm x 10cm 15cm x 15cm Hình P1: So sánh phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron 6 MeV ở các trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0 2.0 4.0 6.0 5cm x 5cm 10cm x 10cm 15cm x 15cm Hình P2: So sánh phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron 9 MeV ở các trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 5cm x 5cm 10cm x 10cm 15cm x 15cm Hình P3: So sánh phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với chùm electron 15 MeV ở các trường chiếu 5cm x 5cm; 10cm x 10cm và 15cm x 15cm 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 6 MeV 9 MeV 15 MeV Hình P4: So sánh phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom của chùm electron 6 MeV; 9 MeV và 15 MeV ở trường chiếu 5cm x 5cm 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 6 MeV 9 MeV 15 MeV Hình P5: So sánh phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom của chùm electron 6 MeV; 9 MeV và 15 MeV ở trường chiếu 10cm x 10cm 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6 MeV 9 MeV 15 MeV Hình P6: So sánh phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom của chùm electron 6 MeV; 9 MeV và 15 MeV ở trường chiếu 15cm x 15cm mGy cm 11 -6 10.6 9MeV 1 11 -6 10.6 11 -5 122.6 9MeV 1 11 -5 123.2 11 -4 424.0 9MeV 1 11 -4 424.0 11 -3 425.3 9MeV 1 11 -3 425.2 11 -2 424.8 9MeV 1 11 -2 424.9 11 -1 423.2 9MeV 1 11 -1 423.1 11 0 425.0 9MeV 1 11 0 425.1 11 0 425.1 9MeV 2 11 0 425.1 11 0 425.0 9MeV 3 11 0 425.1 11 1 424.3 9MeV 1 11 1 423.4 11 2 423.4 9MeV 1 11 2 424.6 11 3 425.2 9MeV 1 11 3 425.6 11 4 424.4 9MeV 1 11 4 424.5 11 5 122.5 9MeV 1 11 5 122.6 11 6 10.5 9MeV 1 11 6 10.2 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 400.0 450.0 500.0 -6 -4 -2 0 2 4 6 6 MeV 9 MeV 15 MeV Hình P7: So sánh phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới trục của chùm electron 6 MeV; 9 MeV và 15 MeV ở trường chiếu 10cm x 10cm đo ở nhiệt độ 200C áp suất 1at