Xác định năng lượng chùm electron trong máy gia tốc tuyến tính xạ trị PRIMUS HPD ở mức phát photon 15 MV bằng phần mềm mô phỏng Gate/Geant4

Bài viết Xác định năng lượng chùm electron trong máy gia tốc tuyến tính xạ trị PRIMUS HPD ở mức phát photon 15 MV bằng phần mềm mô phỏng Gate/Geant4 thực hiện xác định năng lượng chùm electron tới bia trong máy gia tốc xạ trị PRIMUS HPD vận hành ở mức phát photon 15MV sử dụng phần mềm mô phỏng Gate/Geant4. Việc xác định năng lượng chùm electron tới dựa vào so sánh liều hấp thụ phần trăm theo độ sâu PDD (Percentage Depth Dose) trong phantom nước giữa mô phỏng vả thực nghiệm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xác định năng lượng chùm electron trong máy gia tốc tuyến tính xạ trị PRIMUS HPD ở mức phát photon 15 MV bằng phần mềm mô phỏng Gate/Geant4 Tiểu ban B: Vật lý hạt nhân, Số liệu hạt nhân, Phân tích hạt nhân và Máy gia tốc Section B: Nuclear physics, Nuclear data, Nuclear analysis and Accelerator XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG CHÙM ELECTRON TRONG MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH XẠ TRỊ PRIMUS HPD Ở MỨC PHÁT PHOTON 15 MV BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG GATE/GEANT4 DETERMINATION OF THE ELECTRON BEAM ENERGY IN THE MEDICAL PRIMUS HPD LINEAR ACCELERATOR FOR PHOTON-MODE AT 15 MV USING GATE/GEANT4 SIMULATION TOOLKIT VÕ HỒNG HẢI(1)(2), PHẠM NGUYỄN KIM NGÂN(1)(2), VŨ NGỌC TÚ(3), TRẦN THỊ THANH VINH(1)(2), NGUYỄN TRÍ TOÀN PHÚC(1)(2), AND NGUYỄN VĂN TÌNH(1)(2) Bộ môn Vật lý hạt nhân, Khoa Vật lý-VLKT, trường đại học khoa học Tự nhiên-ĐHQG-HCM (1) (2) Đại học Quốc gia – Thành phố Hồ Chí Minh (3) Bệnh viện Đa Khoa Kiên Giang 227 Nguyễn Văn Cừ, Phường 4, Quận 5, Thành phố Hồ Chi Mính, Việt Nam Email: vhhai@hcmus.edu.vn Tóm tắt: Trong bài báo này, chúng tôi thực hiện xác định năng lượng chùm electron tới bia trong máy gia tốc xạ trị PRIMUS HPD vận hành ở mức phát photon 15MV sử dụng phần mềm mô phỏng Gate/Geant4. Việc xác định năng lượng chùm electron tới dựa vào so sánh liều hấp thụ phần trăm theo độ sâu PDD (Percentage Depth Dose) trong phantom nước giữa mô phỏng vả thực nghiệm. Trong nghiên cứu này, các mức năng lượng chùm electron tới xét trong mô phỏng bao gồm 13,5MeV; 14MeV; 14,5MeV; 15MeV. Về số liệu thực nghiệm vận hành ở mức phát photon 15MV được tham khảo từ các phép đo chuẩn máy thực hiện trên máy gia tốc Siemens Primus tại bệnh viện Đa Khoa Kiên Giang, thuộc tỉnh Kiên Giang. Kết quả phân tích so sánh PDD giữa mô phỏng và thực nghiệm cho thấy, với năng lượng chùm electron tới 14MeV độ lệch PDD giữa mô phỏng so với PDD thực nghiệm dao động trong khoảng ±2%, trừ vị trí liều bề mặt ~8%. Từ khóa: Máy gia tốc xạ trị, PDD, mô phỏng Gate/Geant4, năng lượng chùm electron. Abstract: In this paper, we determine the energy of an incident electron beam hitting the X-ray target for the medical PRIMUS HPD linear accelerator for photon-mode operated at 15MV by using Gate/Geant4 simulation toolkit. The determination of incident electron energy for the accelerator is based on comparison of PDD (Percentage Depth Dose) between simulation and experimental data. The electron beam energies simulated in this paper are for different finite energies of 13.5MeV; 14MeV; 14.5MeV and 15MeV. About the experimental data operating at 15MV is referenced from the medical Siemens Primus accelerator at Kien Giang General Hospital, in Kien Giang province. The results of PDD comparison analysis between simulation and experiment show that, with electron beam energy at 14MeV, the PDD deviation between simulation and experimental PDD fluctuates within ±2%, except for the surface dose position ~8%. Keywords: Clinical Accelerator, PDD, Gate/Geant4 simulation and electron beam energy. 1. MỞ ĐẦU Ung thư là bài toán nan giải cho sức khỏe cộng đồng ở nhiều nơi trên thế giới. Theo số liệu của Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization, WHO) năm 2020, trên thế giới có khoảng 19,3 triệu ca mắc mới. Riêng ở Việt Nam, số ca này đã tăng tới 182.000 ca [1]. Với những tiến bộ trong chẩn đoán, sàng lọc và điều trị ung thư tỉ lệ tử vong do ung thư đã giảm nhiều. Trong điều trị ung thư các phương pháp như phẫu thuật, xạ trị và hóa trị được biết đến và phổ biến rộng rãi. Đối với phương pháp xạ trị, bằng cách sử dụng bức xạ ion hóa chiếu vào khối u, xạ trị mang lại hiệu quả cho nhiều dạng ung thư khác nhau. Về cơ bản xạ trị có hai loại: xạ trị trong và xạ trị ngoài. Đối với xạ trị ngoài, sử dụng bức xạ đến từ đồng vị phóng xạ hoặc từ các máy gia tốc xạ trị tuyến tính, các máy gia tốc cyclotron, synchrotron, v.v. Ngày nay, xạ trị bằng máy gia tốc tuyến tính trở nên hiệu quả, phổ biến và tiện lợi. Sơ đồ cơ bản về một máy gia tốc tuyến tính được sử dụng trong xạ trị được trình bày như hình 1a, bao gồm hai phần chính: thân máy gia tốc (cố định) và cần máy gia tốc (có thể xoay được). Chùm electron từ máy gia tốc được “uốn cong” bởi hệ thống nam châm, hình 1b, có thể 900 hoặc 2700, trước khi tới bia. Đối với cơ chế phát chùm photon trong xạ trị, chùm electron sẽ đi tới bia, sinh ra chùm photon (dạng bức xạ hãm Bremsstrahlung) qua các bộ phận bộ chuẩn trực sơ cấp, bộ lọc phẳng, bộ chuẩn trực thứ cấp. Hình 2 là sơ đồ đầu máy gia tốc với cơ chế phát photon. 183 Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 Hệ thống vận Ống dẫn sóng chuyển chùm Súng electron gia tốc electron Đầu máy gia tốc Thân máy Bia cố định Điểm đồng tâm Bia Trục cần máy Bộ chuẩn trực sơ cấp Bộ lọc phẳng Cần máy Giường điều trị Buồng ion hóa Máy phát Trục sóng RF giường ...