Sử dụng phần mềm GAMOS để tính liều trong điều trị ung thư gan

 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH 
TẠP CHÍ KHOA HỌC 
HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF EDUCATION
JOURNAL OF SCIENCE
ISSN: 
1859-3100 
KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ 
Tập 16, Số 6 (2019): 92-98 
NATURAL SCIENCES AND TECHNOLOGY
Vol. 16, No. 6 (2019): 92-98
 Email: tapchikhoahoc@hcmue.edu.vn; Website:  
92 
SỬ DỤNG PHẦN MỀM GAMOS 
 ĐỂ TÍNH LIỀU TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƯ GAN 
Nguyễn Thị Phương Thảo1, Trương Trường Sơn2* 
1 Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam 
2 Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh 
* Tác giả liên hệ: Trương Trường Sơn – Email: sontt@hcmue.edu.vn 
Ngày nhận bài: 11-12-2018; ngày nhận bài sửa: 04-01-2019; ngày duyệt đăng: 15-4-2019 
TÓM TẮT 
Với giả sử sự phân bố thuốc phóng xạ Y-90 trong gan là đồng nhất, các giá trị S được tính 
toán cho gan và một số vùng cơ quan, áp dụng cho phantom voxel ICRP nam và nữ, thực hiện bởi 
phần mềm GAMOS, được tính toán dựa trên code Geant4. Sau đó, thực hiện việc so sánh giá trị S 
tự chiếu cho gan của phantom voxel ICRP và phantom hình học tính bởi phần mềm OLINDA/EXM. 
Cuối cùng, giá trị S được hiệu chỉnh cho người Việt Nam và các nước châu Á dựa trên khối lượng 
gan trung bình theo thông số khảo sát của IAEA. Kết quả cho thấy có sự khác biệt lớn trong việc 
tính các giá trị S cho các đối tượng khác nhau. Sai khác lớn nhất xảy ra với người Ấn Độ (trên 
60%). Với người Việt Nam, sai khác trên 30%. Từ đó cho thấy cần phải tính liều riêng biệt cho 
từng đối tượng bệnh nhân cụ thể. 
Từ khóa: GAMOS, phantom, gan, giá trị S. 
1. Mở đầu 
Ung thư biểu mô tế bào gan (HCC) là loại ung thư phổ biến ở người trưởng thành, và 
là nguyên nhân phổ biến nhất gây tử vong ở bệnh nhân xơ gan (Forner, 2012). Bệnh có liên 
quan chặt chẽ đến tình trạng viêm gan mãn tính, viêm gan B và C hay do tiếp xúc với các 
chất độc như rượu hoặc aflatoxin (Kumar, 2015). Ngoài ra, dịch béo phì đã góp phần làm 
tăng viêm gan nhiễm mỡ, và cuối cùng có thể tiến triển thành xơ hóa, xơ gan và HCC 
(Axelrod, 2018). Axelrod và von Leeuwen cho rằng tỉ lệ mắc HCC đã “tăng hơn gấp đôi, 
từ 2,6 đến 5,2 trên 100.000 dân” trong vòng 20 năm qua, với tỉ lệ tử vong tăng từ 2,8 đến 
4,7 trên 100.000 (Axelrod, 2018). Phần lớn HCC xảy ra ở châu Á và châu Phi cận Sahara, 
ở những quốc gia mà bệnh viêm gan B là bệnh đặc hữu và nhiều người bị nhiễm bệnh khi 
sinh. Tỉ lệ mắc HCC ở Hoa Kì và các nước đang phát triển khác đang gia tăng do sự gia 
tăng của virus viêm gan C. “Độ tuổi trung bình của người bệnh khi được chẩn đoán ung 
thư gan là 63. Khoảng hơn 95% người được chẩn đoán ở độ tuổi từ 45 trở lên. Khoảng 3% 
người được chẩn đoán bệnh trong độ tuổi 35-44, còn 2% bệnh nhân trẻ hơn 25 tuổi. Ung 
thư phổ biến hơn ở nam so với nữ nhưng không rõ lí do. Điều nguy hiểm đó là bệnh rất ít 
triệu chứng điển hình, rất khó phân biệt như mệt mỏi, chán ăn hay sốt nhẹ, làm bệnh nhân 
và bác sĩ dễ bỏ qua. Chuyển sang thời kì toàn phát, bệnh nhân sẽ có gần như đầy đủ các 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Nguyễn Thị Phương Thảo và tgk 
93 
triệu chứng mệt mỏi, sụt cân, vàng da, gan to, xuất huyết niêm mạc, rối loạn nội tiết. Đến 
giai đoạn di căn, bệnh nhân sẽ ho ra máu, đau nhức và có những cơn hạ đường huyết. Tùy 
vào tình trạng bệnh, các phương pháp điều trị có thể là phẫu thuật, tiêm cồn hay acid vào 
khối u, đốt nhiệt bằng sóng cao tần, hay vi cầu phóng xạ” (Hội gan mật TPHCM, 2018). 
Theo Dezarn (2011) và Kennedy (2007), việc sử dụng các vi cầu được gắn với một 
hạt nhân phóng xạ, như Y-90, đã được nghiên cứu tại Hoa Kì từ năm 2000. Phương pháp 
điều trị bằng Y-90 sẽ đưa chất phóng xạ trực tiếp vào mạch máu nuôi các khối u. Các hạt 
vi cầu phóng xạ sẽ đi theo các nhánh động mạch nhỏ và phân bố khắp trong khối u, làm tắc 
các mạch máu nuôi khối u gan. Cách điều trị này không chữa khỏi được bướu gan, giúp 
cho việc kìm hãm hoặc thu nhỏ các khối u. Khi sử dụng phương pháp điều trị bằng thuốc 
phóng xạ, thì việc tính toán liều lượng phóng xạ mà các cơ quan nhận được là một nhiệm 
vụ quan trọng, giúp đánh giá hiệu quả điều trị. Với phương pháp tính liều mà tổ chức 
MIRD (Ủy ban về bức xạ chiếu trong trong Y học) đưa ra (Snyder, 1975), để tính được 
liều hấp thụ cho một cơ quan, cần có được thông tin về hoạt độ tích lũy và giá trị S. Giá trị 
S được hiểu là liều hấp thụ mà cơ quan bia nhận được trên một phân rã phát ra từ cơ quan 
nguồn và được tính toán dựa trên phương pháp Monte Carlo. Trong những năm gần đây, 
nhiều loại phantom máy tính ra đời phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau. Phantom ICRP 
(Menzel, 2008) ở Hình 1a được tạo thành dựa trên dữ liệu y tế của người thật, gồm 53 loại 
vật liệu và 143 vùng cấu trúc, đặc biệt có những vùng cấu trúc rất chi tiết như da, mắt, 
mạch máu... Kích thước voxel là 2,137x2,137x8,0 mm3 (nam) và 1,775x1,775x4,84 mm3 
(nữ) giúp mô tả chi tiết cấu trúc giải phẫu của người, nhằm phục vụ cho các công việc liên 
quan đến an toàn bức xạ. 
Trong bài báo này, giả sử sự phân bố thuốc phóng xạ Y-90 đồng nhất trong gan, 
chúng tôi sẽ tính giá trị S cho gan và một số vùng cơ quan, áp dụng cho phantom voxel CT 
ICRP nam và nữ, thực hiện bởi phần mềm GAMOS (Pedro, 2018), dựa trên code Geant4. 
Sau đó, so sánh liều tự chiếu cho gan của phantom voxel ICRP và phantom hình học tính 
bởi phần mềm OLINDA/EXM (Stabin, 2005). Cuối cùng, khối lượng gan được hiệu chỉnh 
theo thông số trung bình của người Việt Nam và các nước châu Á dựa trên khảo sát của 
IAEA năm 1998. Qua đó, đánh giá tác động của cấu trúc giải phẫu, sự khác biệt về giới và 
thể trạng giữa người châu Á và da trắng ảnh hưởng như thế nào đến giá trị S. 
2. Phương pháp 
Trong bài báo này, chúng tôi tính giá trị S cho đối tượng nam và nữ trưởng thành, sử 
dụng đồng vị Y-90. Với giả sử cơ quan nguồn là gan đồng nhất với phân bố hoạt độ Y-90, 
chúng tôi tính giá trị S cho gan và các cơ quan khác trong cơ thể. Việc tính giá trị S dựa 
trên phương pháp Monte Carlo. Trong đó, năng lượng phát ra từ cơ quan nguồn được hấp 
thụ trong mỗi cơ quan bia được ghi nhận. Giá trị S của mỗi cặp cơ quan “nguồn_bia” được 
định nghĩa là liều hấp thụ trung bình của cơ quan bia trên một phân rã phát ra từ cơ quan 
nguồn (Snyder, 1975): 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 16, Số 6 (2019): 92-98 
94 
S(bia←nguồn)=∑ ∆೔∅೔(௕௜௔←௡௚௨ồ௡)
௠್೔ೌ
Trong đó, ∆ là năng lượng bức xạ và ∅ là tỉ lệ hấp thụ năng lượng trong cơ quan bia. 
Giá trị S được xem là yếu tố “vật lí” đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tổng liều 
mà mỗi bệnh nhân nhận được. Dựa vào thông tin nguồn và bia, giá trị S được tính bởi các 
phần mềm dựa trên phương pháp Monte Carlo. Cụ thể như sau: 
2.1. Tính giá trị S cho phantom voxel ICRP 110 bằng phần mềm GAMOS 
Dữ liệu về phantom được cung cấp dưới dạng file text, trước hết phải chuyển đổi 
sang kiểu định dạng ảnh CT (g4dcm) của GAMOS. Sau đó, với giả sử sự phân bố thuốc 
phóng xạ trong cơ quan nguồn là đồng nhất, chúng tôi tạo ra các file ảnh PET (petg4dcm). 
Tiếp theo, tạo file hình học (geom) cho biết môi trường đặt phantom và giả sử phantom đặt 
trong môi trường là không khí. Cuối cùng, tạo file input (in) chứa các đường dẫn đến các 
file chứa thông tin về nguồn, bia, mô hình vật lí, số lịch sử mô phỏng. Việc tính liều được 
thực thi thông qua các “command line”. 
2.2. Tính giá trị S cho phantom hình học bằng phần mềm OLINDA/EXM 
Đây là phần mềm cho phép tính liều với các thao tác rất đơn giản. Người sử dụng chỉ 
cần sử dụng các tùy chọn sẵn có trên giao diện như: loại phantom, nhân phóng xạ. Trung 
tâm RADAR đã phát triển thế hệ phantom mới thay thế cho thế hệ cũ stylized' ORNL năm 
1980-1990. Phantom hình học có dạng như Hình 1b. 
(a) 
(b) 
Hình 1. Phantom voxel CT ICRP (a) và phantom hình học của phần mềm OLINDA/EXM (b) 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Nguyễn Thị Phương Thảo và tgk 
95 
Với chức năng “modify input data”, người sử dụng có thể thay đổi khối lượng của các 
cơ quan cho phù hợp với đặc điểm bệnh nhân hơn. Chức năng này được dùng để tính giá trị S 
tự chiếu của gan cho người Việt Nam và người châu Á. Dữ liệu về thể trạng trung bình của 
người Việt Nam và các nước châu Á được thu thập bởi IAEA trong chương trình nghiên cứu 
phối hợp về giải phẫu (ICRP) bằng phương pháp khám nghiệm tử thi (Bảng 1) (IAEA, 1998). 
Các cá thể được chọn là những người chết đột ngột, không có bệnh lí ở bất kì cơ quan nào 
như viêm, thiếu máu, có khối u tất cả những nguyên nhân có xu hướng gây ra thay đổi 
trọng lượng bình thường của các cơ quan. Nghiên cứu này thực hiện với mục đích an toàn bức 
xạ có liên quan đến đặc điểm sinh học của Việt Nam và các nước châu Á. 
Bảng 1. Khối lượng gan (gam) của phantom OLINDA/EXM 
và người trung bình các nước châu Á 
Đối tượng Nam Nữ 
Phantom OLINDA/EXM 1910,00 1400,00 
Việt Nam 1417,82 1319,00 
Trung Quốc 1356,70 1272,40 
Ấn Độ 1135,00 1051,00 
Indonesia 1155,60 1114,70 
Nhật Bản 1598,90 1345,20 
Hàn Quốc 1863,90 1610,90 
Philippines 1472,00 1361,00 
3. Kết quả 
3.1. Giá trị S (Gy) một số cơ quan của phantom voxel CT ICRP 
Giá trị S tính cho một số cơ quan cho thấy ở cả hai giới, giá trị S lớn nhất là gan, vì 
khi đó nguồn và bia trùng nhau. Giá trị S cho các cơ quan khác nhỏ hơn giá trị S ở gan rất 
nhiều, lí do là Y-90 là đồng vị phát 99,99% beta, phần lớn năng lượng được hấp thụ tại nơi 
phát ra. Các vùng có vị trí xa gan thì nhận được năng lượng rất nhỏ. 
Trong các cơ quan trên, khi so sánh về giới, ta thấy phantom phụ nữ có giá trị S ở 
hầu hết các cơ quan (trừ tuyến tụy) đều lớn hơn phantom nam giới. Riêng với gan, giá trị S 
của phantom phụ nữ lớn hơn 22% so với phantom nam giới. 
Bảng 2. Giá trị S (Gy) một số cơ quan 
Cơ quan Nam Nữ 
Khác biệt (%) S୬ữ − S୬ୟ୫S୬ữ 
Gan 7,95.10-14 1,02. 10-13 22,1 
Thành dạ dày 1,15.10-15 3,27. 10-15 64,8 
Dạ dày 3,00.10-16 3,96. 10-16 24,2 
Tuyến tụy 5,41.10-16 4,45. 10-16 -21,6 
Thành túi mật 1,98.10-14 2,29.10-14 13,5 
Túi mật 4,08.10-15 5,19.10-15 21,4 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 16, Số 6 (2019): 92-98 
96 
3.2. Giá trị S (tự chiếu) (Gy) cho gan tính cho phantom hình học, người Việt Nam và 
người châu Á trung bình. 
Từ kết quả tính giá trị S cho gan so sánh giữa các loại phantom và người châu Á 
trung bình, ta thấy giá trị S tính cho nữ luôn lớn hơn nam. Khác biệt lớn nhất là giá trị S 
tính cho người Ấn Độ trung bình lệch đối với phantom ICRP là 66% (nam) và 39,2 % (nữ). 
Giá trị S tính cho người Việt Nam trung bình lệch đối với phantom ICRP là 32% (nam) và 
12 % (nữ). Nguyên nhân gây ra sự khác biệt là các phantom ICRP được xây dựng dựa trên 
thể trạng người phương Tây có cấu trúc giải phẫu khác biệt với người châu Á. 
Bảng 3. Giá trị S (tự chiếu) (Gy) cho gan 
Đối tượng 
Nam Nữ 
Giá trị S 
Độ lệch 
với phantom 
ICRP 
(%) 
Giá trị S 
Độ lệch với 
phantom ICRP 
(%) 
Phantom 
OLINDA/EXM 
7,83.10-14 
-1,5% 
1,07.10-13 
4,9% 
Việt Nam 1,05.10-13 32,1% 1,14.10-13 11,8% 
Trung Quốc 1,10.10-13 38,4% 1,18.10-13 15,7% 
Ấn Độ 1,32.10-13 66,0% 1,42.10-13 39,2% 
Indonesia 1,29.10-13 62,3% 1,34.10-13 31,4% 
Nhật Bản 9,35.10-14 17,6% 1,11.10-13 8,8% 
Hàn Quốc 8,02.10-14 0,9% 0,92.10-13 -9,8% 
Philippines 1,02.10-13 28,3% 1,10.10-13 7,8% 
4. Kết luận 
Giá trị S được xem là yếu tố vật lí quan trọng trong việc xác định liều hấp thụ, từ kết 
quả tính S chúng tôi thấy chênh lệch giữa kết quả khi tính cho người Việt Nam lệch so với 
phantom ICRP và phantom OLINDA khá lớn, đặc biệt ở nam giới (hơn 30%). Ở các nước 
châu Á khác, sự khác biệt này cũng khá lớn, đặc biệt là Ấn Độ (trên 60%). Như vậy, không 
thể sử dụng các tiêu chuẩn về liều của các nước phương Tây cũng như phương pháp cấp 
liều cố định để áp dụng cho đối tượng bệnh nhân ở Việt Nam cũng như các nước châu Á 
khác. 
Trong Y học hạt nhân, để tính liều hấp thụ cho các cơ quan quan tâm, ngoài giá trị S 
còn phải tính đến sự khác biệt về yếu tố sinh học thể hiện qua thời gian lưu trú hay hoạt độ 
tích lũy phóng xạ trong cơ quan nguồn, hình học phức tạp của cơ quan nguồn bia, đặc biệt 
là những cơ quan rất mỏng như da hay niêm mạc. Với cấu trúc giải phẫu và những phản 
ứng sinh hóa trong mỗi cơ thể sống rất khác nhau chi phối rất lớn đến kết quả tính liều hấp 
thụ, làm ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị. Do đó, để có thể đạt được hiệu quả điều trị cao 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Nguyễn Thị Phương Thảo và tgk 
97 
và cải thiện được sức khỏe bệnh nhân, cần phải tính liều riêng biệt cho từng bệnh nhân, 
điều mà hiện nay vẫn chưa thực hiện được ở nước ta và nhiều nước trên thế giới. 
Tuy phần mềm OLINDA/EXM cho phép thay đổi khối lượng cơ quan cho phù hợp 
với đặc điểm của từng bệnh nhân hơn, nhưng lại không thể thay đổi hình dạng các cơ quan 
và tỉ lệ hấp thụ năng lượng, nên cũng chỉ khắc phục được khác biệt về mặt khối lượng cơ 
quan chứ chưa thể tiến đến việc tính liều chính xác cho từng bệnh nhân. Để tính liều cho 
từng bệnh nhân, cần phải có thông tin đặc điểm cấu trúc mô và sự phân bố thuốc phóng xạ 
trên từng vùng cấu trúc nhỏ trong cơ thể bệnh nhân. Với sự phát triển của ảnh cắt lớp trong 
y tế, chúng ta có thể sử dụng phần mềm GAMOS để tính liều hấp thụ ở mức voxel (như 
với phantom voxel ICRP) cho các vùng cấu trúc khác nhau của từng bệnh nhân. Trong thời 
gian tiếp theo chúng tôi sẽ triển khai bài toán này, trong đó, phát triển một công cụ vận 
hành song song với GAMOS, nhằm xác định mỗi voxel thuộc cấu trúc nào và tính liều cho 
các cấu trúc quan tâm. 
 Tuyên bố về quyền lợi: Các tác giả xác nhận hoàn toàn không có xung đột về quyền lợi. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Forner, A., Llovet, J. M., & Bruix, J. (2012). Hepatocellular carcinoma. The Lancet, 379(9822), 55-
1245. doi: 10.1016/S0140-6736(11 61347-0. 
Kumar, V., Fausto, N., & Abbas, A. (2015). Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease. 
doi: 10.1097/01.pap.0000155072.86944.7d 
Dezarn, W. A., Cessna, J. T., DeWerd, L. A., Feng, W., Gates, V. L., & Halama, J. 
(2011). Recommendations of the American Association of Physicists in Medicine on 
dosimetry, imaging, and quality assurance procedures for 90Y microsphere brachytherapy in 
the treatment of hepatic malignancies. Med Phys, 38(8), 4824-45. doi:10.1118/1.3608909 
Kennedy, A., Nag, S., Salem, R., Murthy, R., McEwan, A. J., Nutting, C., et al 
(2007). Recommendations for radioembolization of hepatic malignancies using yttrium-90 
microsphere brachytherapy: a consensus panel report from the radioembolization 
brachytherapy oncology consortium. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 68(1), 13-23. doi: 
10.1016/j.ijrobp.2006.11.060 
Snyder, W. S., Ford, M. R., Warner, G. G., & Watson, S. B. (1975). Absorbed Dose per Unit 
Cumulated Activity for Selected Radionuclides and Organs. Retrieved from 
https://www.scienceopen.com/document?vid=a0909e6e-4b0b-469b-b9c7-09c8dac3fc37 
Menzel, H. G., Clement, C., & DeLuca, P. (2008). Realistic reference phantoms: an ICRP/ICRU 
joint effort. A report of adult reference computational phantoms. ICRP, 110, 39(2), 1-164. 
doi: 10.1016/j.icrp.2009.09.001 
Stabin, M. G., Sparks, R. B., & Crowe, E. (2005). OLINDA/EXM: the second-generation personal 
computer software for internal dose assessment in nuclear medicine. J Nucl Med, 46(6), 
1023-7. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 16, Số 6 (2019): 92-98 
98 
IAEA-TECDOC (1998). Compilation of anatomical, hysiological and metabolic characteristics for 
a Reference Asian Man. Retrieved from https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications 
Pedro, A. D. (2018). “GAMOS 5.2.0 user’s guide”. Madrid Spain, GAMOS Collaboration. 
Axelrod, D. A., & Leeuwen D. J. (2018). Hepatocellular carcinoma. Retrieved from 
Hội gan mật Thành phố Hồ Chí Minh (2018). Thắc mắc thường gặp về ung thư gan. Khai thác từ 
USE OF GAMOS FOR CALCULATING RADIATION DOSE 
 IN TREATMENT OF LIVER CANCER 
Nguyen Thi Phuong Thao1, Truong Truong Son2* 
1 Vietnam Atomic Energy Institute (VINATOM) 
2 Ho Chi Minh City University of Education 
* Corresponding author: Truong Truong Son – Email: sontt@hcmue.edu.vn 
Received: 11/12/2018; Revised: 04/01/2019; Accepted: 15/4/2019 
ABSTRACT 
Assuming the distribution of Y-90 in the liver to be homogeneous, the S values for the liver 
and some other structures, applying to Adult Male and Female Reference Computational Phantoms 
(ICRP Publication 110) were calculated. The process is performed by GAMOS software, based on 
the Geant4 code. Then comparing the S values for self absorbed dose to the liver of the ICRP 
phantom to those of the mathematical phantom by the OLINDA / EXM software was applied. 
Finally, the S values for Vietnamese and other Asian people based on average liver mass according 
to IAEA were adjusted. Compared to the S values of phantom ICRP, the biggest difference is Indian 
(over 60%). With Vietnameses ones, the difference is more than 30%. These results show that it is 
necessary to calculate the absorbed dose for each specific patient. 
Keywords: GAMOS, phantom, liver, S value.