Các thành phần chính của hệ thống CyberKnife:

1. Máy gia tốc tuyến tính (Linear Accelerator - Linac): CyberKnife sử dụng một Linac nhỏ gọn, nhẹ, được gắn trực tiếp trên cánh tay robot. Linac này tạo ra các chùm tia X năng lượng cao để điều trị các khối u.
2. Cánh tay robot đa khớp: Đây là "trái tim" của hệ thống, có khả năng di chuyển linh hoạt theo 6 bậc tự do (xoay, nghiêng, tiến, lùi, lên, xuống). Sự linh hoạt này cho phép cánh tay robot tiếp cận khối u từ hàng ngàn góc độ khác nhau, tối ưu hóa việc phân phối liều xạ và giảm thiểu tác động đến các mô lành xung quanh.
3. Hệ thống dẫn đường bằng hình ảnh (Image Guidance System): CyberKnife được trang bị hệ thống camera X-quang kép (thường được gọi là kilovoltage - kV) được gắn trên trần và các tấm dò phẳng (flat-panel detectors) ở hai bên bàn điều trị. Hệ thống này chụp ảnh bệnh nhân trước và trong quá trình điều trị để xác định chính xác vị trí của khối u.
4. Hệ thống theo dõi chuyển động (Motion Tracking System): Đây là một trong những tính năng độc đáo và quan trọng nhất của CyberKnife. Hệ thống này có khả năng theo dõi chuyển động của khối u do hô hấp hoặc các cử động khác của bệnh nhân. Có nhiều phương pháp theo dõi chuyển động, bao gồm:

• Theo dõi xương sọ (Skull Tracking): Sử dụng các đặc điểm giải phẫu của hộp sọ làm mốc để theo dõi vị trí cho các khối u trong não.
• Theo dõi cột sống (Spine Tracking): Tương tự, sử dụng các đốt sống làm mốc cho các khối u ở cột sống.
• Theo dõi bằng dấu chuẩn (Fiducial Tracking): Các dấu chuẩn nhỏ bằng kim loại (thường là vàng) được cấy vào hoặc gần khối u. Hệ thống hình ảnh sẽ theo dõi vị trí của các dấu chuẩn này để xác định vị trí khối u.
• Theo dõi dựa trên hình ảnh (Xsight® Lung Tracking): Đối với các khối u phổi, hệ thống có thể theo dõi trực tiếp hình dạng và vị trí của khối u trên ảnh X-quang mà không cần dấu chuẩn (áp dụng cho một số trường hợp nhất định).
• Theo dõi bề mặt (Synchrony® Respiratory Tracking System): Bệnh nhân mặc một áo vest có các điểm đánh dấu quang học. Camera hồng ngoại sẽ theo dõi chuyển động của các điểm này, và một mô hình tương quan sẽ được xây dựng để dự đoán chuyển động của khối u dựa trên chuyển động bề mặt của bệnh nhân.

5. Bàn điều trị robot (RoboCouch™): Bàn điều trị có khả năng di chuyển theo 6 hướng, phối hợp với cánh tay robot để định vị bệnh nhân một cách chính xác cho quá trình điều trị.
6. Hệ thống lập kế hoạch điều trị: Phần mềm chuyên dụng được sử dụng để bác sĩ và chuyên gia xạ trị lập kế hoạch điều trị tối ưu, xác định kích thước, hình dạng, liều lượng và góc độ của các chùm tia xạ.

Nguyên lý hoạt động của CyberKnife:

1. Chẩn đoán và lập kế hoạch: Dựa trên hình ảnh chẩn đoán (CT, MRI, PET), bác sĩ xác định vị trí, kích thước và hình dạng của khối u. Sau đó, một kế hoạch điều trị chi tiết được xây dựng, xác định số lượng và góc độ của các chùm tia xạ cần thiết.
2. Định vị bệnh nhân: Bệnh nhân được đặt thoải mái trên bàn điều trị. Tùy thuộc vào vị trí khối u và phương pháp theo dõi chuyển động, có thể cần sử dụng khung cố định (cho các trường hợp không theo dõi chuyển động) hoặc mặc áo vest theo dõi (cho hệ thống Synchrony).
3. Theo dõi và điều chỉnh: Trong quá trình điều trị, hệ thống hình ảnh liên tục chụp ảnh để xác định vị trí của khối u (hoặc các dấu chuẩn). Nếu phát hiện bất kỳ chuyển động nào, hệ thống theo dõi sẽ gửi thông tin đến cánh tay robot, và cánh tay robot sẽ tự động điều chỉnh hướng của chùm tia xạ để đảm bảo luôn nhắm trúng mục tiêu.
4. Phân phối liều xạ: Cánh tay robot di chuyển xung quanh bệnh nhân, phân phối các chùm tia xạ từ nhiều góc độ khác nhau. Mỗi chùm tia riêng lẻ có liều lượng thấp, nhưng tại vị trí khối u, các chùm tia này hội tụ lại, tạo ra một liều lượng cao đủ để tiêu diệt tế bào ung thư trong khi giảm thiểu tối đa tác động đến các mô lành xung quanh.
5. Kết thúc điều trị: Quá trình điều trị thường kéo dài từ 30 đến 90 phút cho mỗi lần xạ trị, và số lần xạ trị có thể dao động từ 1 đến 5 lần, tùy thuộc vào loại và vị trí khối u. Bệnh nhân thường có thể về nhà ngay sau khi điều trị.

Ưu điểm nổi bật của hệ thống CyberKnife:

• Độ chính xác cực cao: Khả năng nhắm mục tiêu và phân phối liều xạ với độ chính xác dưới milimet.
• Điều trị không xâm lấn: Không cần phẫu thuật, không gây đau đớn, không cần gây mê toàn thân.
• Theo dõi chuyển động thời gian thực: Duy trì độ chính xác ngay cả khi khối u di chuyển do hô hấp hoặc cử động của bệnh nhân.
• Điều trị linh hoạt: Có thể điều trị các khối u ở nhiều vị trí khác nhau trong cơ thể, bao gồm cả những vị trí khó tiếp cận bằng phẫu thuật truyền thống.
• Ít tác dụng phụ: Do độ chính xác cao, lượng bức xạ đến các mô lành xung quanh được giảm thiểu, dẫn đến ít tác dụng phụ hơn so với xạ trị thông thường.
• Thời gian điều trị ngắn: Thường chỉ cần một vài lần xạ trị, giúp bệnh nhân nhanh chóng trở lại cuộc sống bình thường.
• Không cần khung cố định đầu (frameless) cho các khối u não: Mang lại sự thoải mái hơn cho bệnh nhân so với các hệ thống xạ phẫu khác.

Ứng dụng lâm sàng của CyberKnife:

CyberKnife được sử dụng để điều trị một loạt các bệnh ung thư và các tình trạng bệnh lý khác, bao gồm:

• Khối u não: U nguyên phát (glioma, meningioma, u tuyến yên, u dây thần kinh thính giác), u di căn não, dị dạng mạch máu não (AVM), đau dây thần kinh sinh ba.
• Khối u cột sống: U nguyên phát và di căn cột sống.
• Ung thư phổi: Ung thư phổi giai đoạn sớm (SBRT), u di căn phổi.
• Ung thư tuyến tiền liệt: Ung thư tuyến tiền liệt giai đoạn khu trú, tái phát sau xạ trị.
• Ung thư gan: Ung thư gan nguyên phát và di căn gan.
• Ung thư tuyến tụy.
• Các khối u vùng đầu và cổ: Ung thư vòm họng, ung thư thanh quản, v.v.
• Các khối u phần mềm.
• Di căn xương.
• Một số bệnh lý chức năng khác.

Các thế hệ CyberKnife:

Accuray liên tục cải tiến công nghệ CyberKnife, và đã có nhiều thế hệ hệ thống được phát triển, bao gồm CyberKnife G3, G4, VSI, M6 và phiên bản mới nhất là CyberKnife S7™, được trang bị các tính năng tiên tiến hơn như trí tuệ nhân tạo (AI) để hỗ trợ lập kế hoạch và điều trị.

Hệ thống CyberKnife là một bước đột phá trong lĩnh vực xạ trị, mang đến một phương pháp điều trị ung thư và các bệnh lý khác không xâm lấn, chính xác và hiệu quả, đặc biệt hữu ích cho các khối u ở vị trí phức tạp hoặc khó phẫu thuật.