Làm cách nào để có thể thiết kế-kim tiêm điều trị tầm gần ở cấp độ milimet để thích ứng với nhiều tình huống lâm sàng khác nhau? Trong hệ thống xạ trị phạm vi gần{1}}chính xác, hệ thống lập kế hoạch điều trị (TPS) mô tả "bản đồ liều lượng" phá hủy khối u, trong khi kim điều trị là "ống dẫn xây dựng" biến bản đồ này thành hiện thực. Thông số kỹ thuật vật lý của nó - chiều dài và đường kính (Thước đo) - không phải là sản phẩm được tiêu chuẩn hóa mà là giải pháp kỹ thuật được cá nhân hóa đã được tính toán nghiêm ngặt và xác minh lâm sàng. Những khác biệt nhỏ được đo bằng milimet này trực tiếp xác định liệu kim có thể chạm tới vùng mục tiêu sâu hay không, làm thế nào để giảm thiểu chấn thương do đâm thủng và liệu nó có thể tiếp nhận nguồn bức xạ cụ thể hay không. Các nhà sản xuất hàng đầu cung cấp ma trận thông số kỹ thuật có hệ thống để chuyển đổi các yêu cầu về vật lý bức xạ và giải phẫu khối u phức tạp thành các hướng dẫn lựa chọn công cụ rõ ràng và có thể thực hiện được, từ đó tìm ra sự cân bằng tốt nhất giữa khả năng tiếp cận điều trị, tính chất xâm lấn tối thiểu và tối ưu hóa liều lượng.

Việc lựa chọn chiều dài kim nhằm mục đích đạt được độ bao phủ đường đi chính xác từ điểm đâm thủng trên bề mặt cơ thể đến vùng mục tiêu của khối u. Điều này đòi hỏi phải xem xét toàn diện về độ sâu của khối u, đường giải phẫu và kỹ thuật điều trị. Để cấy hạt vĩnh viễn trong bệnh ung thư tuyến tiền liệt, thường sử dụng hướng dẫn mẫu chọc thủng qua đáy chậu. Chiều dài kim phải đủ để xuyên qua các mô mềm của đáy chậu, tuyến tiền liệt và có thể chạm tới màng phúc mạc ở phía đối diện của tuyến tiền liệt để đảm bảo phân bố hạt đồng đều trong không gian ba{3}}chiều. Chiều dài kim thông thường dao động từ 15 đến 20 cm, đủ cho hầu hết cấu trúc giải phẫu của bệnh nhân. Đối với cấy ghép mô kẽ kết hợp nội bào trong ung thư cổ tử cung hoặc ung thư nội mạc tử cung, kim điều trị cần phải được chọc thủng qua bao âm đạo để đi vào cổ tử cung hoặc các mô lân cận. Tại thời điểm này, chiều dài kim phải được chọn riêng dựa trên kích thước khối u, chiều dài âm đạo và vị trí của tử cung, vì chiều dài kim quá ngắn sẽ không bao phủ được vùng mục tiêu và chiều dài kim quá dài có thể làm tăng tổn thương mô không cần thiết và rủi ro khi vận hành. Trong phẫu thuật ung thư vú hoặc chiếu xạ một phần vú tăng tốc sau phẫu thuật (APBI), kim dùng để đặt bóng bay hoặc để cấy nhiều ống thông có chiều dài phụ thuộc vào thể tích của vú và vị trí của khoang phẫu thuật.

Đường kính ống, thường được ký hiệu là “G” (số càng nhỏ thì đường kính trong càng lớn), rất quan trọng trong việc cân bằng giữa yêu cầu điều trị và khái niệm về các thủ thuật xâm lấn tối thiểu. Thông số kỹ thuật phổ biến cho kim điều trị ở phạm vi gần- nằm trong khoảng từ 14G (thô, đường kính ngoài khoảng 2,1 mm) đến 21G (kim mịn, đường kính ngoài khoảng 0,8 mm). Ưu điểm chính của kim dày hơn (chẳng hạn như 14G{11}}16G) nằm ở độ cứng kết cấu chắc chắn và khoang bên trong lớn hơn. Độ cứng cao đảm bảo rằng khi chọc thủng các mô dày đặc (chẳng hạn như vú hoặc các mô xơ sau khi điều trị) hoặc khi cần một đường đi dài hơn, thân kim sẽ ít bị uốn cong hơn, cho phép kim đi theo hướng và độ sâu chèn kim đã định sẵn, điều này rất quan trọng để đạt được sự phân bổ liều chính xác. Khoang bên trong lớn hơn có thể đáp ứng nhiều thông số kỹ thuật khác nhau của nguồn bức xạ hoặc cho phép điều chỉnh linh hoạt hơn-vị trí sau vị trí của nguồn trong ống kim, phù hợp với quá trình xử lý sau{13}}tốc độ liều cao (HDR), trong đó có thể cần phải nhanh chóng trao đổi các thiết bị bước nguồn hoạt động khác nhau. Tuy nhiên, đường kính kim dày hơn có nghĩa là tổn thương mô lớn hơn, nguy cơ chảy máu cao hơn và có khả năng gây đau.

Những chiếc kim mỏng hơn (chẳng hạn như 17G - 21}G) thể hiện xu hướng cấy ghép cực kỳ xâm lấn tối thiểu và chính xác, đồng thời được sử dụng rộng rãi trong cấy ghép hạt vĩnh viễn. Ví dụ, kim dùng để cấy hạt iốt-125 thường có trọng lượng khoảng 18G. Các rãnh đâm do kim mảnh tạo ra nhỏ hơn, giảm đáng kể nguy cơ chảy máu, tụ máu và nhiễm trùng, giúp bệnh nhân hồi phục nhanh hơn và ít đau hơn sau phẫu thuật. Ở những vùng nhạy cảm về mặt thẩm mỹ như đầu, cổ, ngực…, vết sẹo do kim nhỏ để lại cũng ít được chú ý hơn. Quan trọng hơn, những chiếc kim mảnh cho phép đặt kim dày đặc và linh hoạt hơn, cho phép tạo ra các hình dạng vùng mục tiêu phức tạp hơn và đạt được sự phân bổ liều lượng phù hợp cao. Tuy nhiên, thách thức của những chiếc kim nhỏ nằm ở độ cứng tương đối yếu, yêu cầu kỹ thuật cao hơn đối với người thực hiện và khoang bên trong nhỏ hơn, có những hạn chế nghiêm ngặt về kích thước của nguồn bức xạ hoặc thiết bị cấy ghép.

Sự đổi mới của nhà sản xuất không chỉ nằm ở việc cung cấp nhiều thông số kỹ thuật khác nhau mà còn nâng cao hiệu suất của từng thông số kỹ thuật thông qua thiết kế đầu kim và tối ưu hóa cấu trúc. Ví dụ, thiết kế đầu kim với bề mặt cắt được tối ưu hóa mang lại hiệu suất đâm thủng tuyệt vời ngay cả với thông số kỹ thuật tốt hơn, giảm lực nén mô. Một số thiết bị kim áp dụng thiết kế thành siêu mỏng, đảm bảo đủ độ cứng đồng thời tối đa hóa kích thước khoang bên trong hoặc giảm thiểu đường kính bên ngoài. Đối với các kỹ thuật-được hướng dẫn bằng mẫu yêu cầu cấy nhiều kim đồng thời, nhà sản xuất đảm bảo rằng các kim có độ dài và thông số kỹ thuật khác nhau trong cùng một dòng sản phẩm có tính nhất quán về kích thước và khả năng thay thế lẫn nhau tuyệt vời, điều này rất quan trọng để cấy song song chính xác bằng cách sử dụng các mẫu có bước cố định.

Do đó, việc thiết kế kim điều trị tầm gần{0}}là một ngành khoa học chính xác tích hợp giải phẫu, vật lý bức xạ và kinh nghiệm lâm sàng. Các nhà sản xuất sử dụng hệ thống thông số kỹ thuật được hoạch định cẩn thận để chuyển đổi các yêu cầu trừu tượng về phân bổ liều lượng thành các thông số cụ thể và vận hành của thiết bị. Các bác sĩ ung thư và vật lý trị liệu bằng bức xạ có thể, dựa trên vị trí, kích thước của khối u, mối quan hệ với các cơ quan lân cận có nguy cơ và kỹ thuật điều trị đã chọn (cấy tạm thời HDR so với cấy ghép vĩnh viễn LDR), chọn kim điều trị có chiều dài và đường kính phù hợp nhất, giống như chọn con dao phẫu thuật phù hợp nhất. Sự hiểu biết sâu-và việc cung cấp các thông số kỹ thuật tinh tế này đảm bảo rằng bất kể khối u ẩn ở đâu trong cơ thể hay hình dạng bất thường của nó, sẽ có một bộ công cụ được thiết kế phù hợp có thể đạt được phạm vi bao phủ liều tối đa cho khối u và bảo vệ tối ưu các mô bình thường thông qua con đường ít xâm lấn nhất, thực sự thể hiện bản chất cá nhân của phương pháp xạ trị chính xác.