Thread: Xạ phẫu đích các tổn thương trong sọ

Đại cương

Việc sử dụng khả năng giải phóng ion của tia xạ trong điều trị ung thư đã được biết đến ngay sau phát hiện ra tia X-quang, với mục đích là gây tổn thương gen (DNA).

Trước khi có sự phát triển của kỹ thuật xạ trị đích, chất phóng xạ được phân bố đến tổ chức ung thư và một lượng lớn tổ chức nhu mô bình thường xung quanh tổn thương. Hiệu quả điều trị dựa vào khả năng sửa chữa DNA của tế bào lành cao hơn của tế bào u sau khi phơi nhiễm với tia xạ. Tổng liều xạ được phân phối bởi nhiều đợt nhỏ trong thời gian vài tuần cho phép tổ chức não lành có thể phù hồi lại được hoặc tự điều chỉnh được giữa các đợt chiếu xạ so với tế bào u để tạo ra được tổn thương cộng hưởng đến tế bào u lớn nhất có thể. Sự phân chia nhỏ liều chiếu xạ này được biết đến với thuật ngữ xạ trị chia liều thông thường (radiation therapy : RT) (biểu đồ 1).

Các ưu điểm chính trong xạ trị đích (stereotactic localization), chẩn đoán hình ảnh không xâm lấn (noninvasive neuroimaging), và thủ thuật xạ trị khiến cho nó có thể xạ phẫu vào một vùng lựa chọn trước, hạn chế nhiễm xạ ở một vùng rộng tổ chức nhu mô não xung quanh. Cách tiếp cận này, còn gọi là xạ phẫu đích (SRS: stereotactic radiosurgery), được thực hiện bởi sự tập trung của nhiều nguồn chiếu xạ vào tổ chức u theo các hướng khác nhau (hình 1).

Sự khác biệt về mặt sinh học giữa xạ trị thông thường và SRS và kỹ thuật thực hiện SRS được tổng kết ở bài này. Khả năng áp dụng của SRS đối với các dạng u khác nhau (cả lành tính và ác tính) cũng được bàn luận ở một chủ đề riêng. Các biến chứng tiềm tàng của SRS hộp sọ và áp dụng SRS đối với các vị trí ngoài sọ được bàn luận ở một phần riêng.

Đinh nghĩa

Xạ trị thông thường

Xạ trị thông thường hay còn gọi là xạ trị chia nhỏ liều thường được dùng đối với các trường hợp chiếu xạ nhiều liều nhỏ đến một vùng rộng tương đối, như xạ trị toàn não hoặc xạ trị một vùng. Các liều chiếu xạ trong tổng liều giúp giảm thiểu tổn thương đến tổ chức mô não lành bằng cách có một khoảng thời gian ngắt quãng, ở đó tổ chức mô lành có thể sửa chữa những biến đổi về DNA mà vẫn có khả năng tiêu diệt tối đa tế bào ung thư. Các liều chiếu xạ chia nhỏ đối với các tổn thương trong não cơ bản là 1,8-2,0 Gy mỗi ngày để đạt được tổng liều là từ 30-60Gy [1].

Xạ phẫu đích (stereotactic radiosurgery)

SRS dùng để chỉ các phương pháp đưa một lượng lớn liều phóng xạ đến một vùng đích nhỏ, chính xác bằng một lần hoặc một số lượng nhỏ, giới hạn lần chiếu xạ. Điều này có thể đạt được bằng việc sử dụng nhiều nguồn chiếu xạ, không song song với nhau, hội tụ tại tổn thương đích (biểu đồ 1) [2]. Tổng liều điều trị được tính ở điểm hội tụ của các hướng chiếu xạ, trong khi đó các vùng không phải vùng đích chịu liều nhiễm xạ nhỏ hơn rất nhiều với một hoặc một vài lần chiếu xạ. SRS vì vậy cần phải định cẩn thận vùng đích (tổn thương) và bệnh nhân cần phải được đặt cố định trong toàn bộ thời gian điều trị.

Liều SRS được xác định bằng lượng phóng xạ được đưa đến ở bờ của tổn thương đích; đây gọi là liều chỉ định (prescription dose). Điển hình, liều xạ ở mép tổn thương được chiếu một lần duy nhất thay đổi từ 11Gy (đối với các tổn thương lành tính) đến 70Gy ( trong điều trị diệt nhân xám ở đồi thị, trong điều trị các rối loạn vận động) [3,4]. Tổng liều phóng xạ thấp thu bởi các tổ chức lân cận không tổn thương càng xa vùng đích càng giảm nhanh.

Trong một số trường hợp, liều SRS được phân chia chiếu xạ ở một vài lần, tối đa là 5 lần. Mặc dù đây cũng có thể được coi là xạ trị giảm liều ở một thời điểm, song kỹ thuật này nhìn chung vẫn được chấp nhận là một trong những SRS [5]. Thuật ngữ xạ trị đích (stereotactic radiotherapy) ngày này được dành cho các phương án điều trị chiếu xạ cao dựa vào sự khác biệt về độ nhạy cảm với phóng xạ của tổ chức u và tổ chức lành.

Phóng xạ học (radiobiology)

Xạ trị thông thường

Các liều nhỏ, hàng ngày của phóng xạ được tích lũy gây tổn thương nhanh chóng các tế bào u quá sản (proliferating tumor cells) hơn là tổ chức bình thường. Hệ thống lý thuyết về liều xạ trị đã được thiết lập từ những năm 1960 [1,6]. Những nguyên lý cơ bản được biết đến với thuật ngữ 4 R (four R’s):

1. Sửa chữa (Repair)- các liều nhỏ chât phóng xạ gây ra tổn thương DNA ở mức gần tiêu diệt (sublethal level), và tổ chức lành sửa chữa các tổn thương này hiệu quả hơn so với các tế bào u.

2. Tái tạo quá trình oxy hóa (Reoxygenation)- các u thường chữa các vùng giảm cung cấp oxy (hypoxia) gây ra sự đề kháng với quá trình tiêu diệt tế bào bằng phóng xạ. Sự chia nhỏ liều có thể cải thiện tuần hoàn và cung cấp oxy cho tổ chức u, vì vậy sẽ đạt được hiệu quả của các chất phóng xạ cao nhất.

3. Tái phân bố (Redistribution) và tái tạo quần thể (repopulation)- các tế bào u phát triển các vòng đời tế bào khác với tế bào bình thường sau chiếu xạ. Hầu hết các tế bào bình thường có sự kéo dài ở phase S của chu kỳ tế bào sau khi phơi nhiễm phóng xạ; trong phase S, các tế bào có sức đề kháng cao với các tổn thương khác [7]. Ngược lại, các tế bào u tiếp tục đi qua chu kỳ tế bào (tái phân bố: redistribute) và tăng sản (tái tạo quần thể) mặc dù đã phơi nhiễm phóng xạ. Vì vậy, các tế bào u vượt qua phase đề kháng với phóng xạ của chu kỳ tế bào và trở lên nhạy cảm với phóng xạ hơn so với tế bào bình thường sau điều trị.

Xạ phẫu đích

SRS phân phối bằng một lần hoặc một vài lần chiếu xạ một lượng lớn phóng xạ đến một thể tích u xác định chính xác, hơn là sự lặp lại nhiều lần các liều nhỏ ở cả tế bào ung thư và tế bào lành. Bảo vệ tổ chức lành đạt được bởi sự giảm xuống dần dần liều ở ngoài vùng điều trị đích.

Sự tập trung phóng xạ ở vùng đích là do sự hội tụ của nhiều nguồn chiếu xạ, không song song với nhau (biểu đồ 1) [2]. Liều phóng xạ mà tổ chức lành nhận được ở mỗi nguồn chiếu xạ là nhỏ ngoại trừ ở vùng hội tụ tia xạ.

Điều kiện tiên quyết của SRS là cần phải xác định rõ vùng đích bằng các phương tiện chẩn đoán hình ảnh học thần kinh, hiểu rõ giải phẫu thần kinh của não xung quanh tổn thương, và kỹ thuật cần thiết để phân phối phóng xạ có thể thực hiện được và chính xác đến tổn thương. Kế hoạch và các công việc của SRS vì vậy cần phải có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà xạ trị (radiation oncologist), phẫu thuật viên thần kinh (neurosurgeon) và các nhà nội khoa.

Khả năng gây tổn thương tế bào bằng một liều nhỏ hoặc một vài liều chiếu xạ lớn vẫn chưa được hiểu biết rõ ràng song nó xuất hiện khác so với những gì xuất hiện trong trường hợp chia nhỏ liều điều trị. Tổn thương DNA được sửa chữa, tái phân bố, tái tạo quần thể, và tái tạo quá trình oxy hóa ít quan trọng hơn trong SRS so với xạ trị thông thường.

Có thể mô tả bằng kết quả lâm sàng điều trị các u não di căn bằng việc sử dụng một trong hai phương pháp này. Trong khi xạ trị thông thường toàn bộ não chỉ có hiệu quả đối với các u nhạy cảm với phóng xạ như melanoma và các carcinoma có nguồn gốc từ thận (renal cell carcinoma), SRS cũng có hiệu quả đối với các u này như là nó có hiệu quả đối với các u nhạy cảm với phóng xạ ở vú và phổi.

Hiệu quả của SRS không thể giải thích đơn giản bằng đại lượng liều phóng xạ lớn tiêu diệt tất cả các tế bào u. Một số báo cáo cho thấy rằng có cơ chế phức hợp các hoạt động, có thể có cả hiện tượng đáp ứng miễn dịch [8]:

Liều được sử dụng trong các u não di căn (14-20Gy) không có tác dụng “tẩy sạch” tế bào u in vitro. Sau khi được chiếu xạ dạng này in vitro, 0,01-1% tế bào u vẫn còn tồn tại, và việc tồn dư các tế bào u sẽ tái tạo lại quần thể tế bào u ở các đĩa nuôi cấy trong một vài ngày đến vài tuần.

Sinh thiết sau SRS vẫn quan sát được tế bào u, mặc dù hiếm khi quan sát được u tiến triển tiếp.

Tổn thương mô hoàn toàn in vivo đòi hỏi cần phải có liều chiếu xạ cao hơn đáng kể so với liều cần thiết để kiểm soát u khu trú. Ví dụ, với liều xạ trị trên 70Gy cần để đạt được tác dụng tiêu diệt hoàn toàn tế bào trong cắt đồi thị (thalamotomy) trong điều trị rối loạn vận động [4], trong khi chỉ cần liều điều trị 14-20Gy là cần thiết để đạt được sự kiểm soát khu trú trong điều trị u não di căn [3,9].

Những bệnh nhân có u não di căn càn phải phẫu thuật lấy bỏ bởi tiến triển u to dần ở thời điểm trên 5 tháng sau SRS, giải phẫu bệnh cho thấy có đáp ứng của tế bào viêm từ mức trung bình đến mức cao [10]. Ngược lại, khi tiến triển của u xuất hiện trước 5 tháng sau SRS, những đáp ứng viêm của tế bào này thường không có hoặc rất ít.

Sự đồng nhất liều phóng xạ (dose homogeneity)

Với xạ trị chia nhỏ liều (xạ trị thông thường), phân phối liều phóng xạ đồng nhất trong một vùng đích là điều mong muốn. Sự phân bố không đồng đều của liều phóng xạ có thể tăng khả năng tiêu diệt tế bào, song cũng tăng mức độ hủy hoại tổ chức lành [11-13]. Trong khi đó mục đích của SRS là điều trị đến một vùng đã được xác định trước với rất ít hoặc không có nhu mô lành được xác định trong vùng đích, mức độ đồng nhất của phóng xạ trở lên ít quan trọng hơn.

Xạ phẫu đích và xạ trị thông thường

Có nhiều tác nhân ảnh hưởng đến quyết định điều trị xạ trị thông thường hay SRS. Chúng bao gồm thể tích của tổn thương đích, vị trí gần với các thần kinh sọ chẳng hạn như thần kinh thị giác, và các vùng đặc biệt của não không được chiếu xạ.

Kích thước khối u

Khi kích thước của vùng đích trong SRS tăng lên, độ nhiễm xạ của tổ chức nhu mô lành xung quanh cũng tăng lên. Điều này có thể trở lên quan trọng khi liều chiếu xạ rất cao được tiến hành với SRS so với chia nhỏ liều của xạ trị thông thường.

Một nghiên cứu các nấc thang liều phóng xạ được tiến hành bởi RTOG (Radiation Therapy Oncology Group) đã xác định liều dung nạp tối đa với SRS trong điều trị u não di căn dựa theo yếu tố kích thước của u [14]. Liều ở mép khuyến cáo của SRS là 24,28 và 15 Gy đối với các tổn thương có đường kính lớn nhất £ 2cm, 2-3 cm và 3-4 cm tương ứng. SRS không được khuyến cáo cho các tổn thương có kích thước > 4cm bởi vì không thể tạo được sự kiểm soát phù hợp trong khi đó liều phóng xạ độc đối với tổ chức nhu mô lành vẫn ở trong giới hạn bình thường.

Các thần kinh sọ lân cận

Vùng đích rất gần các thần kinh sọ có thể gây ra độc tính phóng xạ với nhu mô thần kinh, mặc dù có sự giảm đáng kể liều ở ngoài vùng tổn thương. Các tác nhân khiến cho tăng nguy cơ tổn thương đến thần kinh sọ bao gồm bệnh nhân đã được phẫu thuật trước đây, hoặc xạ trị trước đó, thể tích chiếu xạ lớn, và tổng liều xạ trị cao [15,16]. Xạ trị thông thường nên được cân nhắc khi SRS có thể gây nguy hiểm đến chức năng của thần kinh sọ.

Dây thần kinh thị giác (dây II) và dây VIII là các thần kinh có độ nhạy cảm với phóng xạ cao hơn so với các thần kinh sọ khác. SRS nhìn chung cần phải được ngăn ngừa nếu liều phóng xạ phân phối cao nhất đến thần kinh thị giác trên 10 Gy [3,17-19]. Đánh giá tổn thơng thần kinh VIII với SRS rât khó khăn bởi vì SRS thường được tiến hành đối với các u bao thần kinh (schwanoma) của thần kinh tiền đình-ốc tai (acoustic neuroma). Trong tình huống này, tổn thương cũng có thể là do u và/hoặc do điều trị.

Sự lân cận của vùng tổn thương đích với các thần kinh sọ khác ngoài dây II và VIII không phải là tác nhân chủ yếu trong việc quyết định giữa SRS và xạ trị thông thường, bởi vì các thần kinh sọ còn lại có khả năng chịu đựng với phóng xạ cao hơn:

Tổn thương của các thần kinh III, IV và VI không được thông báo với liều < 15Gy chiếu xạ vào xoang hang, trong khi liều từ 15-40 Gy thường đi kèm với tổn thương của các dây này với tỉ lệ 10-15% số trường hợp [20].

Thần kinh VII nhận liều phóng xạ từ 11-15Gy với SRS trong u thần kinh tiền đình ốc tai, song hiếm khi gặp tổn thương thần kinh mặt (dưới 1% trong một nghiên cứu gồm 829 bệnh nhân được theo dõi 10 năm) [21].

SRS đối với các u thần kinh vùng lỗ tĩnh mạch cảnh (jugular foramen schwanoma) hoặc u màng não nền sọ đi kèm với tỉ lệ dưới 2% tổn thương các thần kinh sọ IX, X hoặc XI sử dụng lièu từ 8-12Gy [22-25].

Vị trí của tổn thương

Nguy cơ của tiến triển thành tổn thương vĩnh viễn sau SRS thay đổi đáng kể tùy thuộc vào vị trí của các tổn thương trong não. Điều này được mô tả ở một nghiên cứu 422 bệnh nhân đã được điều trị SRS do dị dạng thông động tĩnh mạch, 85 trong số này (22%) có các biểu hiện độc tính đáng kể [26]. Trong một phân tích đa biến, nguy cơ lớn nhất của các biến chứng thần kinh là khi các tổn thương nằm ở các nhân xám ở sâu (thalamus, các nhân xám nền sọ) hoặc thân não (cầu não, gian não), trong khi đó các biến chứng ít gặp hơn ở các tổn thương ở thùy trán và thùy thái dương. Với lý do này, xạ trị thông thường thường được khuyến cáo hơn so với SRS trong điều trị các tổn thương nhân xám ở xâu hoặc ở thân não.

Kỹ thuật

Kỹ thuật dẫn đường đến điểm đích

Xác định chính xác vùng đích là một yếu tố tiên quyết trong sự thành công của SRS.

Điều này có thể thực hiện được thông qua việc lắp một hệ thống khung stereotactic ở đầu với 4 đinh ghim vào bản ngoài xương sọ (biểu đồ 2). Khung gá đầu (head frame) thường được đặt dưới gây tê tại chỗ, mặc dù có thể cần phải cho bệnh nhân an thần. Phương pháp này được sử dụng cho SRS với tia X hoặc tia Gamma.

Ngoài ra, các khung gá đầu không xâm lấn cũng có thể được sử dụng với sự kết hợp với hệ thống định chuẩn gắn với hệ xương, trong đó các hướng dẫn về hình ảnh học với độ chính xác cao là cần thiết đối với điều trị xạ trị với tia proton [27]. Các hệ thống không dùng khung cũng được phát triển trong các hệ thống sử dụng nguồn phóng xạ là tia X. chúng bao gồm CyberKnife và Novalis ExacTrac S-Ray 6 D.
Với các hệ thống này, sự chuyển dịch được giảm thiểu bởi việc sử dụng các mốc đánh dấu không xâm lấn trên đầu của mỗi cá thể ngay cả khi xương sọ không cần bất động trong một khung cứng. Những di chuyển nhỏ của đầu được phát hiện bằng việc sử dụng một camera hồng ngoại và được chuẩn hóa trước khi điều trị. Những sửa đổi này không được tiến hành ngay lập tức, và khoảng thời gian trễ từ lúc phát hiện ra sự di chuyển và thay đổi điểm chiếu xạ khiến cho nó giảm độ chính xác. Vì vậy, các phương pháp sử dụng khung không xâm lấn hoặc hệ thống định vị dựa vào khung xương vẫn còn chưa tiếp cận được với các tổn thương cần độ chính xác cao. Phương pháp này đặc biệt thích hợp với các tổn thương lành tính nhỏ và có thời gian sống dự kiến dài (chẳng hạn như các u thần kinh tiền đình ốc tai) và. Các hệ thống xạ phẫu có gắn khung là lựa chọn phù hợp đối với các điều trị gỉảm nhẹ (palliative treatment) trong các trường hợp bệnh ác tính, tổn thương lớn hơn và điều trị nhiều lần.

Sau khi đặt khung gá đầu, cần phải chụp cắt lớp vi tính với độ phân giải cao hoặc chụp cộng hưởng từ để có thể quan sát được 4 cột trụ. Sự liên quan trong không gian của tổn thương được tính toán dựa theo các mốc đánh dấu này. Trong khi xạ trị thông thường, khung được chốt vào ổ định sẵn để cố định bệnh nhân, giúp xác định chính xác đích xạ trị. Bệnh nhân được điều trị ở cùng ngày với ngày đặt khung gá đầu.

Phân phối phóng xạ

Cả hai hệ thống tia gamma và tia X đều là các tia photon. Khi photon xuyên qua tổ chức nhu mô, năng lượng giải phóng ra giảm dần theo chiều sâu so với bề mặt và tia xạ đi qua nhu mô (biểu đồ 3 và hình 1).

Có một vài hệ thống SRS khác nhau đã được lưu hành dựa trên tia photon. Hệ thống được sử dụng rộng rãi nhất là Gamma Knife và Linac, với hiệu quả tương tự nhau. Điều này được mô tả trong một thử nghiệm lâm sàng đa trung tâm kết hợp SRS với xạ trị toàn bộ não trong điều trị u não di căn; không có sự khác biệt về hiệu quả cũng như độc tính đối với bệnh nhân được điều trị bằng hai hệ thống này [28].

Gamma Knife

Hệ thống GammaKnife gồm một nhóm 200 nguồn cobalt-60 đặt xunh quanh bằng một tấm khiên nặng 18.000 kg (biểu đồ 4). Các nguồn này có hướng sao cho tất cả các sóng hội tụ tại một điểm duy nhất gọi là isocenter. Sự sắp xếp này tạo ra được độ chính xác đến vùng đích từ 0,1-1mm, đây là độ sai lệch tốt tương đương với sự sai lệch trong việc xác định vùng tổn thương trên các kỹ thuật hình ảnh thần kinh hiện đại [29].

Trong quá trình điều trị, bệnh nhân được đặt tư thế sao cho vùng đích trùng khớp với isocenter của hệ thống Gamma Knife.

Sử dụng các kỹ thuật chặn sóng (beam blocking), đa vùng hội tụ (multiple isocenters) hoặc chồng vùng hội tụ (overlapping isocenter), và các isocenter trọng lượng khác nhau, khối lượng phóng xạ được tính toán gần với tổn thương đích (biểu đồ 4).

Linac

Nguyên lý của Linac (gia tốc thẳng : linear accelerator) được xác định giống với Gamma Knife. Thay bằng sử dụng nguồn phóng xạ Cobalt, Linac SRS sử dụng nhiều cung chiếu xạ không đồng phẳng giao nhau ở vùng đích. Và kết quả là, mức độ nhiễm xạ ở tổ chức nhu mô lành ở mỗi đường đi của sóng phóng xạ là nhỏ tương đối so với điểm các nguồn xạ hội tụ. Các thiết bị Linac cũng có thể đạt được độ chính xác đến vùng đích dao động ở khoảng 0,1-1mm [29]. Mức độ phóng xạ cần phải được tính toán cẩn thận ở tổn thương [3].

Cyber Knife

CyberKnife chứa một hệ thống gia tốc thẳng di động kèm theo một hệ thống robot hướng dẫn hình ảnh (biểu đồ 5) [30]. Khả năng di động của thiết bị, sự kết hợp theo thời gian thực, khiến cho hệ thống này không cần gá đầu cố định.

Novalis ExacTrac Robotic System

Hệ thống ExacTrac X-Ray 6D bao gồm hai camera hồng ngoại để xác định sự di chuyển của bệnh nhân, hai ống chiếu xạ gắn vào sàn (floor-mounted kilovolt x-ray tube) có khả năng chiếu xạ tia X mức kilovolt, và hai thiết bị dò treo tường (ceiling-mounted detector). Các hình ảnh X quang của xương sọ được trộn với các hình ảnh tái tạo trong quá trình lập kế hoạch điều trị với phim cắt lớp vi tính để xác định sự di chuyển của bệnh nhân. Các marker đánh dấu hồng ngoại gắn vào bệnh nhân cho phép xác định chính xác sự di chuyển của bệnh nhân bằng camera hồng ngoại. Thông tin này được chuyển đến một máy tính gắn với hệ thống để điều chỉnh mọi thay đổi về vị trí bằng cách điều chỉnh lại vị trí điều trị (vùng đích). Độ chính xác đến vùng đích vào dao động khoảng 1mm có thể đạt được.

Trước khi điều trị, các hình ảnh cắt lớp vi tính được sử dụng để xác định liên quan về không gian giữa giải phẫu xương của bệnh nhân và vùng đích. Trong quá trình điều trị, sự dịch chuyển của bệnh nhân được theo dõi với thời gian trễ thấp bởi các camera hệ thống. Những hình ảnh này được so sánh với hình ảnh từ phim CT trước điều trị. Dựa vào những so sánh này, các robot điều khiển bằng máy tính sẽ di chuyển các ống chiếu xạ thẳng di động để đáp ứng với sự thay đổi vị trí của bệnh nhân. Độ chính xác của điều trị có thể đạt được ở mức 1mm mà không cần phải khung cố định đầu.

Xạ phẫu với nguồn sóng PROTON

Nguồn proton được hình thành bởi sự giải phóng của một hạt nhân hydrogen ra khỏi electron của nó và gia tốc proton tồn dư trong từ trường [31]. Hạt proton có hoạt tính sinh học khác với hạt photon và cho các ưu điểm ở các tình huống riêng.

Liều phân phối của tia proton bao gồm một vùng đi vào (entrance region) qua đó có sự tăng chậm liều, tiếp theo bởi sự tăng lên tối đa (đỉnh Bragg), và giảm xuống gần bằng không (zero) (biểu đồ 3 và hình 1). Ngược lại, liều chiếu xạ đến tổ chức mô với sóng photon giảm xuống theo hàm số mũ (exponential decay) theo độ xuyên tổ chức của tia này.

Độ sâu của đỉnh Bragg là vị trí sản sinh năng lượng của hạt proton và nó được điều chỉnh sao cho độ xuyên của nó tương ứng với độ sâu của vùng đích ở phía dưới bề mặt. do không có năng lượng được giải phóng ở bên kia đỉnh Bragg, tổ chức mô ở phía sau vùng đích không bị ảnh hưởng phơi nhiễm xạ [32]. Đỉnh Bragg bản thân nó chỉ có độ sâu khoảng một vài milimeter. Để đạt được sự che phủ toàn bộ đường kính trục của u, năng lượng của tia phóng xạ cần phải thay đổi sao cho nó được phân bố để có thể bao phủ toàn bộ tổn thương từ trước ra sau. Điều này được biết đến với thuật ngữ đỉnh Bragg trải rộng (spread-out Bragg peak) (biểu đồ 3 và hình 1).

Kỹ thuật

Trong hầu hết các trường hợp, hai đến sáu nguồn tia được nhắm đến vùng đích từ các hướng khác nhau. Điều này giảm thiểu liều phóng xạ mà tổ chức mô lành nhận được dọc theo đường đi của tia phóng xạ từ bề mặt đến vùng đích ở phía dưới theo mỗi hướng. Mỗi một nguồn tia được sắp xếp bởi các ống chuẩn trực làm bằng đồng (brass collimators) (các lỗ mở) tương ứng với các lát cắt ngang hình của u dọc theo trục mà nó đi qua (biểu đồ 6A-B). Mỗi tia này chạy qua một dụng cụ hấp thu riêng biệt để điều chỉnh năng lượng của proton cắt ngang bề mặt của tia. Điều này giúp kiểm soát được năng lượng của mỗi hạt proton sao cho phần sau của đỉnh Bragg nằm ở ví trí tốt nhất trong hình dạng không gian ba chiều của vùng đích ở bề mặt của nó (biểu đồ 6A-B). Tất cả các thủ thuật này cùng làm tăng tối đa sự phù hợp của thể tích vùng đích cần xạ trị trong liên quan với thể tích của vùng đích được chiếu xạ và giảm thiểu tối đa liều chiếu xạ đến tổ chức mô lành xung quanh. Điều này tạo ra được những ưu điểm vật lý của điều trị xạ trị với proton so với photon (tia gamma và tia X).

Một thiết bị tự động, được biết với tên STAR (S Tereotactic Alignment for Radiosurgery), được thiết kế để giúp xác định và định vị chính xác vị trí của bệnh nhân (biểu đồ 7). Bệnh nhân được đặt một hệ thống cố định đầu gắn vào một giường trên thiết bị có thể quay xung quanh một cổng chiếu xạ. Các bộ lọc khác cũng được sử dụng một nguồn tia proton di động (ảnh 1).

Điều trị SRS proton trong ngày là không khả thi bởi vì thời gian cần để chuẩn bị các trang thiết bị, có thể riêng biệt đối với mỗi bệnh nhân và cần phải đảm bảo về chất lượng và khả năng kiểm soát. Để làm vậy, trước hết cần phải cấy ba hạt kim loại không rỉ nhỏ vào bản ngoài xương sọ thông qua một kim. Thủ thuật này được tiến hành trong khoảng 15 phút dưới gây tê tại chỗ và được tiến hành trước khi đi chụp phim cắt lớp vi tính độ phân giải cao để xác định liên quan của mỗi điểm đánh dấu với vùng đích cần điều trị. Thông tin này cho phép xác định chính xác vị trí của vùng đích ở thời điểm điều trị với tia proton bằng cách sử dụng các tia X để hiệu chỉnh lại bệnh nhân. Bệnh nhân được bất động trong khi SRS proton với khung Gill-Thomas-Cosman cải tiến (ảnh 2).

Các hệ thống sẵn có

Cho đến nay chỉ có rất ít các thiết bị điều trị proton có mặt trên thế giới, và dưới ½ số trung tậm này có thể điều trị SRS proton. Ngược lại, SRS với photon (Gamma Knife, Linac, CyberKnife) đã có mặt ở nhiều trung tâm trên thế giới [33].

Do chỉ có số lượng nhất định, lựa chọn bệnh nhân cho SRS proton cũng bị hạn chế với các chỉ định chặt chẽ. Nhìn chung, các tổn thương nhỏ (<10cm³), có dạng hình cầu không cần thiết phải điều trị với SRS proton nếu nó không nằm ở cạnh các cấu trúc giải phẫu quan trọng, ở các vùng chức năng, ở vỏ não sâu, hoặc ở các vùng đã được xạ trị trước đây. Trong những trường hợp này, kết quả điều trị tương đương với SRS photon. Bệnh nhân có thời gian dự đoán sống thêm ngắn không được cho là có hưởng lợi thêm từ SRS proton, bởi vì độc tính phóng xạ muộn từ xạ trị với photon không tiến triển nhiều năm sau điều trị. Ngược lại, ưu điểm của proton khi quan tâm đến liều xạ trị phù hợp (chẳng hạn như giảm thiểu liều chiếu xạ đến mô lành) trở lên hợp lý hơn với các vùng đích lớn, hình dạng không đồng đều như các u hoặc dị dạng động tĩnh mạch, đặc biệt là khi chúng liên quan mật thiết với các cấu trúc não có chức năng quan trọng.

Tổng kết

Xạ phẫu đích (stereotactic radiosurgery) nổi lên như một lựa chọn quan trọng dựa trên các ưu điểm trong chẩn đoán hình ảnh thần kinh, vật lý học y khoa, xạ phẫu đích thần kinh (stereotactic neurosurgery) và xạ trị trong ung thư. Những thành công của nó đòi hỏi cần phải có sự phối hợp của nhóm chuyên khoa, với sự kết hợp chủ động giữa các chuyên khoa từ mỗi lĩnh vực.

Cần phải cân nhắc thận trong từ mỗi thành viên ở các chuyên khoa khác nhau khi đánh giá lợi ích của SRS, xạ trị thông thường, phẫu thuật và theo dõi. Trong trường hợp SRS được chỉ định, cần phải quan tâm đến lựa chọn liệu có chỉ định SRS proton, nếu có thiết bị, để cho được các hiệu quả lâm sàng tốt hơn.

1. Chan A, Cardinale R, Loeffler J. Stereotactic irradiation. In: Perez CA, Brady LW, Halperin CA, Schmidt-Ullrich RK, Principles and practice of radiation oncology (Ed), Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia 2004.
2. LEKSELL L. The stereotaxic method and radiosurgery of the brain. Acta Chir Scand 1951; 102:316.
3. Chan, A, Cardinale, R, Loeffler, J, Stereotactic irradiation. In: Principles and practice of radiation oncology, C. Perez, L. Brady, E. Halperin, and R. Schmidt-Ullrich, (Eds), Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia 2004. p. 410.
4. Duma CM, Jacques D, Kopyov OV. The treatment of movement disorders using Gamma Knife stereotactic radiosurgery. Neurosurg Clin N Am 1999; 10:379.
5. Barnett GH, Linskey ME, Adler JR, et al. Stereotactic radiosurgery--an organized neurosurgery-sanctioned definition. J Neurosurg 2007; 106:1.
6. Bernier J, Hall EJ, Giaccia A. Radiation oncology: a century of achievements. Nat Rev Cancer 2004; 4:737.
7. Saleh-Gohari N, Helleday T. Conservative homologous recombination preferentially repairs DNA double-strand breaks in the S phase of the cell cycle in human cells. Nucleic Acids Res 2004; 32:3683.
8. Kew Y, Levin VA. Advances in gene therapy and immunotherapy for brain tumors. Curr Opin Neurol 2003; 16:665.
9. McDermott MW, Sneed PK. Radiosurgery in metastatic brain cancer. Neurosurgery 2005; 57:S45.
10. Szeifert GT, Atteberry DS, Kondziolka D, et al. Cerebral metastases pathology after radiosurgery: a multicenter study. Cancer 2006; 106:2672.
11. Chang SD, Adler JR Jr, Martin DP. LINAC radiosurgery for cavernous sinus meningiomas. Stereotact Funct Neurosurg 1998; 71:43.
12. Nedzi LA, Kooy H, Alexander E 3rd, et al. Variables associated with the development of complications from radiosurgery of intracranial tumors. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1991; 21:591.
13. Phillips MH, Frankel KA, Lyman JT, et al. Comparison of different radiation types and irradiation geometries in stereotactic radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1990; 18:211.
14. Shiau CY, Sneed PK, Shu HK, et al. Radiosurgery for brain metastases: relationship of dose and pattern of enhancement to local control. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1997; 37:375.
15. Leber KA, Berglöff J, Langmann G, et al. Radiation sensitivity of visual and oculomotor pathways. Stereotact Funct Neurosurg 1995; 64 Suppl 1:233.
16. Leber KA, Berglöff J, Pendl G. Dose-response tolerance of the visual pathways and cranial nerves of the cavernous sinus to stereotactic radiosurgery. J Neurosurg 1998; 88:43.
17. Ito K, Kurita H, Sugasawa K, et al. Analyses of neuro-otological complications after radiosurgery for acoustic neurinomas. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1997; 39:983.
18. Sakamoto T, Shirato H, Sato N, et al. Audiological assessment before and after fractionated stereotactic irradiation for vestibular schwannoma. Radiother Oncol 1998; 49:185.
19. Stafford SL, Pollock BE, Leavitt JA, et al. A study on the radiation tolerance of the optic nerves and chiasm after stereotactic radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2003; 55:1177.
20. Tishler RB, Loeffler JS, Lunsford LD, et al. Tolerance of cranial nerves of the cavernous sinus to radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1993; 27:215.
21. Lunsford LD, Niranjan A, Flickinger JC, et al. Radiosurgery of vestibular schwannomas: summary of experience in 829 cases. J Neurosurg 2005; 102 Suppl:195.
22. Eustacchio S, Trummer M, Fuchs I, et al. Preservation of cranial nerve function following Gamma Knife radiosurgery for benign skull base meningiomas: experience in 121 patients with follow-up of 5 to 9.8 years. Acta Neurochir Suppl 2002; 84:71.
23. Kreil W, Luggin J, Fuchs I, et al. Long term experience of gamma knife radiosurgery for benign skull base meningiomas. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2005; 76:1425.
24. Muthukumar N, Kondziolka D, Lunsford LD, Flickinger JC. Stereotactic radiosurgery for jugular foramen schwannomas. Surg Neurol 1999; 52:172.
25. Zhang N, Pan L, Dai JZ, et al. Gamma knife radiosurgery for jugular foramen schwannomas. J Neurosurg 2002; 97:456.
26. Flickinger JC, Kondziolka D, Lunsford LD, et al. Development of a model to predict permanent symptomatic postradiosurgery injury for arteriovenous malformation patients. Arteriovenous Malformation Radiosurgery Study Group. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2000; 46:1143.
27. Chapman PH, Ogilvy CS, Butler WE. A New Stereotactic Alignment System for Charged-Particle Radiosurgery at the Harvard Cyclotron Laboratory, Boston. In: Stereotactic Radiosurgery, Alexander III E, Loeffler JS, Lunsford LD (Eds), McGraw-Hill, New York 1993. p.105.
28. Andrews DW, Scott CB, Sperduto PW, et al. Whole brain radiation therapy with or without stereotactic radiosurgery boost for patients with one to three brain metastases: phase III results of the RTOG 9508 randomised trial. Lancet 2004; 363:1665.
29. Schwartz M. Stereotactic radiosurgery: comparing different technologies. CMAJ 1998; 158:625.
30. Kuo JS, Yu C, Petrovich Z, Apuzzo ML. The CyberKnife stereotactic radiosurgery system: description, installation, and an initial evaluation of use and functionality. Neurosurgery 2003; 53:1235.
31. Lawrence, E, Edlefsen, N. On the production of high speed protons. Science 1930; 72:376.
32. Miller DW. A review of proton beam radiation therapy. Med Phys 1995; 22:1943.
33. Sisterson J. Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG). Particles Newsletter 2005; 35.