BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN - NGÀNH KỸ THUẬT HẠT NHÂN - NGÀNH VẬT LÝ Y KHOA

HƯỚNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LÝ - KỸ THUẬT HẠT NHÂN TRONG Y - SINH

Vật lý Y khoa là Ngành khoa học ứng dụng Vật lý, đặc biệt là Vật lý hạt nhân, vào Y học. Những nhà Vật lý Y khoa đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra an toàn phóng xạ tại các cơ sở y tế, đảm bảo độ chính xác liều chiếu trong các kỹ thuật xạ trị, kiểm tra và bảo trì các thiết bị, phân tích và xử lý hình ảnh Y khoa, đồng thời nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật mới.

Ngoài nhiệm vụ giảng dạy, nhóm Vật lý Y khoa tại bộ môn Vật lý hạt nhân – KTHN còn tham gia nghiên cứu chuyên sâu về an toàn bức xạ, xạ trị và xử lý ảnh Y khoa.

I.       ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

1.1 An toàn bức xạ: Từ năm 2011 đến nay chúng tôi tập trung nghiên cứu an toàn bức xạ  đối với một số thiết bị chẩn đoán thường dùng như X quang thường quy, CT,..  sử dụng kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo. Từ mô hình mô phỏng, chúng tôi nghiên cứu phân bố suất liều xung quanh thiết bị chẩn đoán, khảo sát ảnh hưởng tán xạ, đánh giá an toàn che chắn, đánh giá liều hấp thụ trên bệnh nhân.

Hình 1. Đường contour vùng suất liều xung quanh máy chụp X quang quy ước ở chế độ chụp cột sống nghiêng.

Hình 2. Phân bố suất liều xung quanh máy chụp X quang quy ước trường hợp chụp phổi

Hình 3. Phân bố suất liều xung quanh máy X quang nha với tường có lớp chì dày 2 mm

1.2 Các kỹ thuật xạ trị:

1.2.1 Tối ưu hóa kế hoạch xạ trị điều biến cường độ chùm proton: Chúng tôi sử dụng công cụ DVPH (T B Nguyen et al., 2009) để đánh giá kế hoạch xạ trị bằng chùm proton. Đây là phương pháp mô phỏng trực tiếp các sai số xảy ra trong quá trình xạ trị để đánh giá phân bố liều thực tế trên CTV với độ tin cậy mong muốn. Chúng tôi đã sử dụng chương trình CERR và LAP (Joseph O. Deasy et al., 2003) do trường Y của Đại học Washington ở St. Louis để mô phỏng cho trường hợp khối u ở tuyến tiền liệt. Kết quả cho thấy được phân bố liều thực tế trên CTV và OAR khi tính đến sai số hình học và khái niệm PTV và PRV không còn phù hợp nữa đối với xạ trị bằng chùm proton.

Công cụ DVPH mang đến cho xạ trị proton một phương pháp đánh giá kế hoạch có độ chính xác cao hơn và khắc phục được các hạn chế của phương pháp truyền thống đang sử dụng. Tuy nhiên để tính DVPH bằng phương pháp tính lại tốn nhiều thời gian. Để giảm thời gian tính DVPH, chúng tôi sẽ tìm thuật toán tính gần đúng phân bố liều. Với thời gian tính DVPH hợp lí, chúng tôi sẽ tối ưu hóa kế hoạch xạ trị điều biến cường độ chùm proton với độ tin cậy cao.

Hình 4. 2197 CTV DVHs có tính đến độ bất định hình học.	Hình 5. 2197 DVHs trực tràng có tính đến độ bất định hình học.
Hình 6. CTV DVPH.	Hình 7. DVPH trực tràng.

1.2.2 Tính phân bố liều xạ trị JO-IMRT: Chúng tôi quan tâm đến độ chính xác của phân bố liều chiếu trong kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ (Intensitive-Modulated Radiation Therapy, IMRT) sử dụng các ngàm chuyển động độc lập (Jaw-Only, JO) cho hệ máy gia tốc tuyến tính Siemens Primus M5497 tại Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai. Liều chiếu được tính bằng chương trình mô phỏng EGSnrc và được kiểm chứng với kết quả thực nghiệm cũng như với chương trình tính liều Prowess Panther được cung cấp bởi hãng sản xuất. Ngoài ra, chúng tôi cũng nghiên cứu tán tạ chùm tia tại biên collimator và ảnh hưởng của chúng lên liều của các trường chiếu nhỏ.

1.3  Xử lý ảnh Y khoa

Phân đoạn ảnh 4DCT phổi tự động dùng các phương pháp EM và thống kê Bayes: Ảnh 4DCT là bộ ảnh CT ba chiều kết hợp với thông tin về thời gian. Ảnh 4DCT đóng vai trò quan trọng trong các kỹ thuật xạ trị hiện đại. Khi các khối u cần được xạ trị nằm trên hoặc gần các cơ quan chuyển động như lồng ngực và phổi, việc xác định vùng quan tâm trở nên rất phức tạp vì vị trí của nó thay đổi liên tục theo thời gian. Khi đó ảnh 4DCT đóng vai trò dẫn đường, giúp các nhà Vật lý Y khoa xác định và theo dõi vùng quan tâm trong suốt quá trình xạ trị. Điều này không chỉ tăng đáng kể hiệu quả của việc điều trị mà còn giúp giảm thiểu liều chiếu lên các mô lành xung quanh.

Đối với ảnh CT thông thường, việc xác định vùng quan tâm trong quy trình lập phát đồ xạ trị có thể được thực hiện bằng tay hoặc bán tự động. Tuy nhiên, một bộ ảnh 4DCT có thể bao gồm từ vài trăm đến cả nghìn lát cắt. Việc phân đoạn lúc này cần được thực hiện tự động nhưng vẫn phải đảm bảo độ chính xác cao. Chúng tôi nghiên cứu áp dụng phương pháp EM kết hợp thống kê Bayes trong việc phân đoạn ảnh 4DCT phổi.

Hình 12. Hình minh họa phổi.

II.   CÔNG BỐ

1.        Truong Thi Hong Loan, Tran Ai Khanh, Vo Thi Thuy Dung, Dang Nguyen Phuong, Le Thanh Xuan, Nguyen Thi Cam Thu, Nguyen Thi Truc Linh, “Study on dose rate distribution surrounding to diagnostic X ray facilities and estimate the influence of scattering effect from the shielding by MCNP5 code”, The annual meetings of Japan Radiology Society and Japan Society of Radiological Technology  from April 11 to 14, 2013, JSMP, in Yokohama, Japan.

2.        Trần Ái Khanh, Võ thị Thùy Dung, Trương Thị Hồng Loan, Mai Văn Nhơn, Đặng Nguyên Phương, “Mô phỏng phổ tia X và các ảnh hưởng lên phổ bằng chương trình MCNP5”, Báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 8, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh, 2012.

3.        Trương Thị Hồng Loan, Nguyễn Thị Trúc Linh, Trần Ái Khanh, Nguyễn Thị Cẩm Thu, Lê Thanh Xuân, Thái Mỹ Phê, Lỗ Thái Sơn, Ngô Thị Ánh Quy, Tăng Hồng Phước, “Tính toán an toàn che chắn cho phòng X quang chẩn đoán quy ước”, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hạt nhân toàn quốc lần thứ 10, tại Vũng Tàu (15-16/8/2013).

4.        Lập kế hoạch xạ trị điều biến cường độ chùm proton bằng hệ thống lập kế hoạch CERR, Nguyễn Thị Cẩm Thu, Nguyễn Thái Bình, Mai Văn Nhơn, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hạt nhân toàn quốc lần thứ 10, 2013.

5.        Trương Thị Hồng Loan, Lê Thanh Xuân, Nguyễn Thị Cẩm Thu, Trần Ái Khanh, Nguyễn Thị Trúc Linh,Thái Mỹ Phê, Lỗ Thái Sơn, “Đánh giá phân bố suất liều mặt của chùm tia X từ thiết bị X quang nha khoa bằng chương trình MCNP5”, Hội nghị Khoa học Thường niên Bệnh viện Chợ Rẫy tháng 4/2014.

6.        Trần Ái Khanh, Trương Thị Hồng Loan, Mai Văn Nhơn, Đặng Nguyên Phương, “Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng lên phổ tia X sử dụng phương pháp Monte Carlo”, Hội nghị Khoa học Thường niên Bệnh viện Chợ Rẫy tháng 4/2014.

7.        Truong Thi Hong Loan, Le Thanh Xuan, Tran Ai Khanh, Nguyen Thi Cam Thu,Thai My Phe, Lo Thai Son, Nguyen Thi Truc Linh, “Study on distribution of surface dose rates from X ray tube and evaluation for radiation safety of shieldings at conventional diagnostic radiology room using MNCN5 code”, 14th Asia-Oceania Congress of Medical Physics & 12th South East Asia Congress of Medical Physics (AOCMP/SEACOMP 2014), 23‐25 October 2014, at Hotel Novotel Saigon Centre, Ho Chi Minh City, Vietnam.

8.        Tran Ai Khanh, Truong Thi Hong Loan, Dang Nguyen Phuong, Le Thanh Xuan, Nguyen Thi Cam Thu, Thai My Phe, Lo Thai Son, Nguyen Thi Truc Linh, “Survey to radiation doses of X ray room in HCM city”, 14th Asia-Oceania Congress of Medical Physics & 12th South East Asia Congress of Medical Physics (AOCMP/SEACOMP 2014), 23-25 October 2014, at Hotel Novotel Saigon Centre, Ho Chi Minh City, Vietnam.

9.        Trần Ái Khanh, Đặng Nguyên Phương, Trương Thị Hồng Loan, Mai Văn Nhơn, “Sử dụng tính toán song song trong MCNP5 trong mô phỏng phân bố liều tia X”, Kỹ yếu Hội nghị khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên lần 9, tháng 11/2014.

10.   Trần Ái Khanh, Trương Thị Hồng Loan, Đặng Nguyên Phương,  Nguyễn Thị Kim Xuyến, Nguyễn Anh Tuấn, Mai Văn Nhơn, “Khảo sát phổ phát tia X bằng phương pháp mô phỏng Monte Carlo và tính toán bán thực nghiệm”, Kỹ yếu Hội nghị Khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên lần 9, tháng 11/2014.

11.   Dose Volume Population Histogram (DVPH): A New Method to Evaluate Intensity Modulated Proton Therapy Plans With Geometrical Uncertainties, T Nguyen, B Nguyen, N Mai, the 57 American Association of Physics in Medicine Meeting (accepted), 2015.

12.   Comparison of Intensity Modulated Photon Therapy and Intensity Modulated Proton Therapy plans for Prostate Cancer, Nguyen Thi Cam Thu, Nguyen Thai Binh, Mai Van Nhon, Science & Technology Development Journal, VNU,Vietnam (accepted), 2015.