Luận án Tính liều trong y học hạt nhân với phantom voxel bằng phần mềm gamos/geant4

Tên luận án:

TÍNH LIỀU TRONG Y HỌC HẠT NHÂN VỚI PHANTOM VOXEL BẰNG PHẦN MỀM GAMOS/GEANT4

Ngành:

Vật lý Nguyên tử và Hạt nhân

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung giải quyết các hạn chế về độ chính xác trong tính toán liều trong Y học hạt nhân (YHHN) cho cả bệnh nhân và người tiếp xúc, đặc biệt là ở mức voxel. Các phương pháp truyền thống thường gặp sai số do mô hình hình học không phản ánh đúng cấu trúc giải phẫu cá thể, bỏ qua sự không đồng nhất của mô và phân bố nguồn phóng xạ. Đặc biệt, phương pháp Monte Carlo (MC) trực tiếp ở mức voxel hiện tại có nhược điểm là ước tính sai phần năng lượng và khối lượng tại vùng biên của cấu trúc do tiêu chí bao gồm hoặc loại bỏ hoàn toàn voxel.

Để khắc phục những hạn chế này, luận án đề xuất và phát triển hai phương pháp chính sử dụng phần mềm GAMOS/Geant4. Thứ nhất, phương pháp "hình học song song" được áp dụng để cải thiện độ chính xác khi tính liều cho bệnh nhân. Phương pháp này tính toán năng lượng hấp thụ và khối lượng mà mỗi voxel đóng góp vào cấu trúc một cách chi tiết hơn, giảm thiểu sai số ở vùng biên bằng cách chỉ tính trong phần thể tích của voxel nằm trong cấu trúc thực tế. Các kết quả cho thấy phương pháp truyền thống có thể gây ra sai số liều hấp thụ đáng kể (lên đến 26,5%) ở vùng biên, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng hình học song song.

Thứ hai, phương pháp "ghép phantom" được phát triển để tính liều cho người tiếp xúc với bệnh nhân. Phương pháp này sử dụng trực tiếp phân bố hoạt độ phóng xạ thực tế từ ảnh YHHN của bệnh nhân và mô tả các tình huống giao tiếp thực tế hơn thông qua kỹ thuật quay vector. Kết quả chỉ ra sự khác biệt đáng kể (lên đến 76,9%) giữa việc tính liều bằng mô hình nguồn điểm đơn giản và sử dụng ảnh YHHN của bệnh nhân, cũng như sự phụ thuộc của liều vào tình huống và vị trí giao tiếp. Điều này giúp tính toán liều chính xác hơn, hỗ trợ việc tối ưu hóa các thao tác chăm sóc và giảm thiểu rủi ro cho người tiếp xúc.

Luận án kết luận rằng các đóng góp này góp phần tối ưu hóa bài toán tính liều cho phantom voxel, mang lại kết quả gần với thực tế hơn, đồng thời đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm tích hợp yếu tố sinh học và giảm thời gian tính toán của phương pháp MC.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1: Cơ sở lý thuyết và các phương pháp tính liều hiện tại trong Y học hạt nhân

  • Tổng quan về tình hình nghiên cứu tính liều cho bệnh nhân và người tiếp xúc.
  • Trình bày các hạn chế của phương pháp tính liều ở mức voxel hiện tại.
  • Giới thiệu ý tưởng và công cụ (GAMOS/Geant4) để giải quyết các hạn chế.

• Chương 2: Tính liều chiếu trong bằng phần mềm GAMOS/Geant4

  • Trình bày nguyên tắc phương pháp Monte Carlo trong việc tính liều.
  • Mô tả cách sử dụng phần mềm GAMOS/Geant4 khi tính liều cho phantom voxel và các bước khẳng định độ tin cậy của phần mềm.

• Chương 3: Phát triển phần mềm GAMOS/Geant4 để tối ưu hóa tính toán liều với phantom voxel bằng phương pháp Monte Carlo

  • Trình bày cách sử dụng phương pháp "hình học song song" để giảm thiểu sai số ở biên khi tính liều cho cấu trúc của bệnh nhân.
  • Trình bày việc thực hiện ghép hai phantom voxel bằng phương pháp "ghép phantom" để tính liều cho người tiếp xúc.

• Chương 4: Ứng dụng và kết quả

  • Trình bày các kết quả tính toán khi áp dụng các cải tiến mới.
  • So sánh kết quả tính liều cho bệnh nhân (tuyến giáp, I-131) với phương pháp truyền thống.
  • So sánh kết quả tính liều cho người tiếp xúc trong các tình huống giao tiếp khác nhau với mô hình nguồn điểm đơn giản.

• Kết luận

  • Tóm tắt ý nghĩa của các đóng góp mới của luận án.
  • Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện bài toán tính liều cho phantom voxel.