Giới thiệu công nghệ xạ trị proton/ion nặng11:02:00 29/10/2018

Ung thư là một trong các bệnh không lây nhiễm nguy hiểm và gây tử vong hàng đầu trên thế giới, trong đó Việt Nam là nước có tỷ lệ gia tăng ung thư nhanh chóng cả về số lượng bệnh nhân mắc mới và tử vong hàng năm. Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), mỗi năm nước ta có hơn 126 nghìn ca mắc mới và khoảng 94 nghìn người tử vong vì ung thư. Trong các phương pháp điều trị ung thư, xạ trị là phương pháp có nhiều ưu điểm so với các phương pháp điều trị ung thư khác như phẫu thuật, hóa trị và một số phương pháp mới được phát triển như điều trị nội tiết, điều trị đích, điều trị miễn dịch. Không chỉ dừng lại ở các phương pháp xạ trị truyền thống sử dụng bức xạ ion hóa dưới dạng sóng điện từ như tia X, tia gamma, y học thế giới đã phát triển phương pháp xạ trị ung thư sử dụng dòng hạt proton hoặc các hạt ion nặng được gia tốc đến tốc độ cao, đem lại hiệu quả điều trị cao hơn.

Công nghệ xạ trị ion nặng

Công nghệ xạ trị ion nặng ra đời dựa trên nguyên lý hiệu ứng đỉnh Bragg của bức xạ ion hóa đối với mô tế bào. Theo nguyên lý này, bức xạ sóng điện từ (X-ray, gamma), chùm electron hoặc chùm neutron khi chiếu vào cơ thể người sẽ đạt mức năng lượng đỉnh ở một vài cm gần bề mặt và giảm nhanh theo cấp số nhân khi xuyên sâu vào cơ thể, nên phương pháp xạ trị thông thường khó điều trị được các khối u có kích thước lớn và ở sâu trong cơ thể, hoặc gây tổn thương số lượng lớn mô lành của cơ thể để đưa được năng lượng bức xạ cần thiết tới các khối u. Ngược lại, chùm tia của các hạt proton hoặc ion nặng (C, Ne, Si, Ar…) sẽ chỉ giải phóng mức năng lượng tối đa khi đạt đến độ sâu nhất định trong cơ thể và gần như giảm về mức tối thiểu ngay sau đó, đỉnh năng lượng giải phóng của các hạt ion nặng (ion carbon có khối lượng gấp 12 lần proton) sẽ lớn hơn và tập trung hơn so với đỉnh năng lượng giải phóng của các hạt proton (Hình 1). Khi được kết hợp cùng hệ thống điều biến thích hợp (colimator, filter), phương pháp xạ trị proton, ion nặng có thể tạo trường chiếu bao phủ toàn bộ khối u với mức năng lượng tập trung cao nhất và ít gây tổn thương cho các mô lành xung quanh (Hình 2).

 
Hình 1: Phân bố liều năng lượng theo độ sâu của các loại bức xạ ion hóa.

Hình 2: Xạ trị proton/ion nặng tập trung năng lượng chủ yếu vào khối u.

Ưu điểm chính của xạ trị proton, ion nặng so với phương pháp xạ trị truyền thống bằng các chùm tia thông thường như tia X, tia gamma, neutron, electron là phân bố năng lượng chiếu theo độ sâu khác nhau. Với liều bức xạ tối đa Bragg ở cuối phạm vi hạtproton/ion cho phép đưa liều bức xạ cao hơn vào khối u và bảo vệ các mô lành. Trong các phương pháp xạ trị truyền thống, phần mô phía trước và sau khối u đều bị tổn thương theo hướng chiếu. Đối với phương pháp xạ trị proton/ion nặng, chỉ một phần nhỏ các mô phía trước khối u bị tổn thương, các tế bào ung thư của khối u sẽ nhận được tối đa mức năng lượng nên bị tiêu diệt hoàn toàn và gần như các mô lành phía sau khối u (theo hướng chiếu) được bảo toàn. Công nghệ xạ trị proton/ion nặng có khả năng áp dụng trên hầu hết các vị trí khối u, có hiệu quả cao với các loại ung thư đầu cổ, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư phổi, ung thư gan, ung thư tụy và đặc biệt là các khối u ở bệnh nhân nhi.  Đây là phương pháp rất ít tác dụng phụ nên có thể điều trị cho hầu hết các ung thư hình thành khối u, nhất là các trường hợp người già yếu và trẻ em.

Hình 3: So sánh khu vực tổn thương (màu sẫm) giữa phương pháp xạ trị truyền thống và xạ trị proton/ion nặng.

Cấu trúc của hệ thống xạ trị ion nặng

Một hệ thống xạ trị ion nặng thường sẽ bao gồm 4 cấu phần sau (Hình 4):

Hình 4: Sơ đồ trung tâm xạ trị ion carbon HIMAC (Tỉnh Chiba, Nhật Bản) sử dụng chùm tia ion carbon với mức năng lượng đến 290MeV.

1) Nguồn ion: Tạo ra số lượng lớn các hạt ion mang điện (ion carbon)

2) Bộ gia tốc tuyến tính:

- Bộ gia tốc sơ cấp: Hệ thống gia tốc tuyến tính để gia tốc các hạt ion từ nguồn phát đạt đến tốc độ khoảng 4% tốc độ ánh sáng;

- Bộ gia tốc thứ cấp: Đây cũng là 1 hệ gia tốc tuyến tính tiếp tục gia tốc các hạt ion lên đạt đến tốc độ khoảng 10% tốc độ ánh sáng.

Sau khi qua bộ gia tốc tuyến tính, các hạt ion sẽ được điều hướng từ dạng tuyến tính sang dạng cong thông qua một hệ thống nam châm điện để vào bộ gia tốc synchrotron;

3) Bộ gia tốc chính synchrotron: Hệ thống gia tốc vòng đường kính lớn có khả năng gia tốc các hạt ion lên tốc độ rất cao (khoảng 70% - 80% tốc độ ánh sáng), đây là mức năng lượng đủ để xạ trị khối u. Sau khi ra khỏi bộ gia tốc vòng, các ion với mức năng lượng lớn sẽ được chia tách và điều hướng thành các kênh khác nhau phục vụ cho mục đích xạ trị hoặc nghiên cứu.

4) Bộ phận xạ trị:

- Bộ điều biến: Hệ thống collimator đa lá và các filter để điều chỉnh liều lượng và trường chiếu xạ phù hợp với hình dạng mặt cắt của khối u;

- Phòng xạ trị: Nơi bệnh nhân được đặt cố định để định vị các khối u và xạ trị chính xác theo các kênh dẫn chùm ion đã được điều biến phù hợp.

Ứng dụng công nghệ xạ trị ion nặng trên thế giới

Nhật Bản là quốc gia đi đầu trong việc phát triển công nghệ này với việc xây dựng và đưa vào vận hành trung tâm xạ trị ion nặng đầu tiên trên thế giới (Trung Tâm HIMAC, tỉnh Chiba) vào năm 1994. Tính đến tháng 2/2017, Trung tâm HIMAC đã thực hiện xạ trị ion carbon cho 10.404 bệnh nhân (bao gồm cả bệnh nhân tham gia chương trình nghiên cứu lâm sàng và điều trị y tế dịch vụ).

Hiện nay trên thế giới, việc ứng dụng xạ trị proton và ion nặng trong điều trị ung thư mang lại kết quả rất khả quan. Hiệu ứng sinh học của proton và ion nặng trong điều trị ung thư cao gấp 2-4 lần điều trị bằng các phương pháp khác, thời gian điều trị cũng được rút ngắn từ 1/2 thậm chí 3/4 thời gian điều trị so với các phương pháp khác. Hơn nữa xạ trị proton/ion nặng giúp đạt được liều lượng xạ trị tối ưu vào tổ chức u và giảm tối đa liều lượng vào cơ quan lành xung quanh. Do công nghệ xạ trị proton, ion nặng là công nghệ rất cao, đòi hỏi chi phí lớn nên hiện nay mới chỉ được phát triển ở một số quốc gia phát triển, có tiềm lực khoa học công nghệ và kinh tế lớn mạnh. Tính đến tháng 6/2017, trên thế giới đã có 12 trung tâm xạ trị ion nặng đang hoạt động tại 5 quốc gia bao gồm Nhật Bản (5), Đức (3), Trung Quốc (2), Italia (1), Mỹ (1) và 13 trung tâm đang được xây dựng tại các quốc gia bao gồm Mỹ (3), Nhật Bản (2), Hàn Quốc (2), Trung Quốc (2), Đài Loan (1), Áo (1), Pháp (1), Saudi Arabia (1). Tại khu vực Đông nam Á, ngay cả quốc gia đi đầu về điều trị ung thư như Singapore cũng chưa trang bị và áp dụng công nghệ xạ trị hiện đại này.

Công nghệ xạ trị ion nặng có thể được coi là hiện đại và hiệu quả bậc nhất hiện nay trong điều trị ung thư. Tuy nhiên, mỗi liệu trình xạ trị theo công nghệ này có giá thành không hề rẻ. Tại Nhật Bản, giá thành xạ trị ion carbon vào khoảng 4,5 triệu Yên (trên 900 triệu VNĐ) chưa bao gồm chi phí đi lại, lưu trú và các phụ phí khác. Người dân Nhật Bản có thể được điều trị với chi phí thấp hơn tùy thuộc vào loại hình và mức bảo hiểm sức khỏe mà họ tham gia. Tuy nhiên, đối với người bệnh tại các quốc gia khác muốn thụ hưởng công nghệ điều trị ung thư tiến tiến này, chi phí điều trị là trở ngại rất lớn.

***

Ở nước ta, công nghệ bức xạ tiên tiến đã được áp dụng tương đối rộng rãi trong chẩn đoán và điều trị ung thư. Các loại thiết bị xạ trị như máy xạ trị gia tốc LINAC, Gamma knife, Cyber knife,máy xạ trị nguồn Co-60… đã được trang bị ở nhiều cơ sở y tế lớn trong cả nước như Bệnh viện K Trung ương, Bệnh viện bạch Mai, Bệnh viện 108, Bệnh viện 103, Bệnh viện Trung ương Huế, Bệnh viện Ungbướu thành phố Hồ Chí Minh…. Nhưng cả nước chưa có cơ sở khám chữa bệnh nào được trang bị hệ thống xạ trị proton/ion nặng. Theo ước tính sơ bộ, giá thành đầu tư cho 1 hệ thống xạ trị proton/ion nặng khoảng 150 triệu USD (trên 3000 tỷ đồng), chi phí bảo trì hàng năm khoảng 7%-9% tổng giá trị hệ thống. Cùng với đó, yêu cầu về đào tạo nhân lực chất lượng cao phục vụ vận hành hệ thống cũng như đào tạo bác sỹ chuyên ngành xạ trị ion nặng làm cho khả năng áp dụng công nghệ tiên tiến này chưa thể thực hiện được. Trong tương lai, việc phát triển công nghệ xạ trị proton/ion nặng tại Việt Nam sẽ góp phần nâng cao vị thế của nước ta trong việc nghiên cứu áp dụng kỹ thuật hiện đại trong điều trị ung thư, nâng cao trình độ khoa học của các chuyên gia trong nước, mở rộng cơ hội tiếp cận điều trị kỹ thuật cao đặc biệt là đối với một số loại ung thư khó điều trị như ung thư gan, ung thư phổi, ung thư đường tiêu hóa, ung thư xương cho người bệnh tại Việt Nam cũng như thu hút bệnh nhân từ các nước trong khu vực.

Bùi Từ Thi Hoàng, Trung tâm Thông tin và tư vấn hạt nhân

Google translate
Liên kết
  • Bộ Khoa học và Công nghệ
    Bộ Khoa học và Công nghệ
Thư viện ảnh
Đối tác
Media
Thống kê truy cập