Nội dung

Bé m«n Y häc h¹t nh©n ------------------------------- Y häc h¹t nh©n Tr−êng §¹i häc y hµ néi - 2005 - Chñ biªn PGS. TSKH. Phan Sü An Nhµ gi¸o −u tó Tham gia biªn so¹n: PGS. TSKH. Phan Sü An PGS. TS. TrÇn Xu©n Tr−êng PGS. TS. Mai Träng Khoa Ths. GVC. NguyÔn §¾c NhËt Ths. GVC. NguyÔn ThÞ The Ths. GV. NguyÔn Thµnh Ch−¬ng BS CK I.GV. §µo ThÞ BÝch Thuû TS. TrÇn §×nh Hµ (BV. B¹ch Mai) Th− ký biªn so¹n: Ths. GVC. NguyÔn ThÞ The Lêi Giíi thiÖu Nãi tíi n¨ng l−îng h¹t nh©n, tia phãng x¹, ng−êi ta th−êng h×nh dung ra c¸c tæn th−¬ng ghª gím do c¸c qu¶ bom nguyªn tö vµ c¸c sù cè nh− Trec-n«-b−n g©y ra. §óng lµ t¸c dông cña n¨ng l−îng h¹t nh©n rÊt lín nh−ng khoa häc kü thuËt ngµy nay ®R cho phÐp con ng−êi tËn dông ®−îc mÆt tèt, kh¾c phôc mÆt xÊu ®Ó ®¶m b¶o an toµn vµ kiÓm so¸t ®−îc c¸c bøc x¹ h¹t nh©n, mang l¹i lîi Ých cho con ng−êi: trong c«ng nghiÖp, thuû v¨n khÝ t−îng, ®Þa chÊt tµi nguyªn, n«ng nghiÖp vµ nhÊt lµ trong y sinh häc. B»ng kü thuËt ®¸nh dÊu phãng x¹ víi nh÷ng liÒu l−îng tuy rÊt nhá nh−ng cã thÓ ghi ®o, theo dâi ®−îc c¸c ®ång vÞ phãng x¹ ®Õn tËn cïng ë c¸c m« vµ tÕ bµo. Y häc h¹t nh©n ®R s¸ng t¹o ra nhiÒu ph−¬ng ph¸p th¨m dß chøc n¨ng, ®Þnh l−îng vµ ghi h×nh rÊt h÷u Ých. Ghi h×nh phãng x¹ ®R cã nh÷ng b−íc tiÕn v−ît bËc vµ mang l¹i gi¸ trÞ chÈn ®o¸n rÊt sím bëi v× (kh¸c h¼n c¸c ph−¬ng ph¸p ghi h×nh y häc kh¸c nh− X quang, siªu ©m, céng h−ëng tõ) ghi h×nh phãng x¹ mang ®Õn kh«ng chØ nh÷ng th«ng tin vÒ cÊu tróc, h×nh th¸i mµ cßn nh÷ng th«ng tin vÒ chøc n¨ng. ThËt vËy, c¸c d−îc chÊt phãng x¹ ®−îc hÊp phô vµo c¸c m«, t¹ng ®Ó ghi h×nh ®R tËp trung vµo ®ã theo c¸c c¬ chÕ vÒ ho¹t ®éng chøc n¨ng, chuyÓn ho¸. Ta biÕt r»ng c¸c thay ®æi chøc n¨ng th−êng x¶y ra sím h¬n c¸c thay ®æi vÒ cÊu tróc. V× vËy ngµy nay c¸c kü thuËt SPECT, PET hay hÖ liªn kÕt SPECT/CT vµ PET/CT ®R trë thµnh nhu cÇu rÊt bøc thiÕt cho c¸c c¬ së l©m sµng hiÖn ®¹i. C¸c kü thuËt ®iÒu trÞ b»ng c¸c nguån phãng x¹ hë còng ®ang ph¸t huy nhiÒu hiÖu qu¶, mang l¹i nhiÒu lîi Ých thiÕt thùc cho bÖnh nh©n. ChÝnh v× vËy, m«n YHHN ®−îc ®−a vµo gi¶ng d¹y ë bËc ®¹i häc vµ trªn ®¹i häc ë c¸c tr−êng ®¹i häc trªn thÕ giíi. ë n−íc ta, do c¸c khã kh¨n kh¸ch quan vµ chñ quan, chuyªn ngµnh nµy ch−a ph¸t triÓn ®ång ®Òu vµ s©u réng theo yªu cÇu. Tuy nhiªn, ®R tõ l©u nã lµ m«n häc chÝnh thøc trong ch−¬ng tr×nh ®¹i häc vµ sau ®¹i häc cña Tr−êng §¹i häc Y Hµ Néi. Biªn so¹n gi¸o tr×nh “Y häc h¹t nh©n” lÇn nµy, chóng t«i muèn ®¹t môc tiªu lµ lµm cho sinh viªn y khoa cã ®−îc: - HiÓu biÕt néi dung c¬ b¶n cña YHHN. - N¾m v÷ng nguyªn lý vµ −u ®iÓm cña mét sè ph−¬ng ph¸p ®Þnh l−îng miÔn dÞch phãng x¹ RIA, IRMA vµ øng dông cña chóng. - HiÓu kü c¬ chÕ, nguyªn lý vµ −u ®iÓm chÈn ®o¸n YHHN th−êng dïng. - BiÕt c¸ch sö dông c¸c kü thuËt YHHN thÝch hîp trong c«ng t¸c NCKH chuyªn ngµnh cña m×nh. - N¾m v÷ng c¬ chÕ, nguyªn lý vµ kh¶ n¨ng øng dông mét sè ph−¬ng ph¸p ®iÒu trÞ phæ biÕn b»ng YHHN. - HiÓu biÕt nguyªn lý, c¬ chÕ, c¸c biÖn ph¸p kiÓm so¸t an toµn bøc x¹. Tõ ®ã hä còng häc hái ®−îc mét sè kü n¨ng cÇn thiÕt: - BiÕt chØ ®Þnh ®óng vµ chèng chØ ®Þnh lµm xÐt nghiÖm in vitro, in vivo, ®iÒu trÞ b»ng kü thuËt YHHN ®èi víi mét sè bÖnh th−êng gÆp. - Ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ ®óng kÕt qu¶ xÐt nghiÖm YHHN ®èi víi chÈn ®o¸n, theo dâi sau ®iÒu trÞ mét sè bÖnh th«ng th−êng. - BiÕt x©y dùng m« h×nh nghiªn cøu víi viÖc sö dông c¸c kü thuËt YHHN thÝch hîp ®Ó gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò chuyªn m«n cña ngµnh m×nh. - BiÕt phßng tr¸nh, gi÷ vÖ sinh an toµn phãng x¹ cho b¶n th©n, ®ång nghiÖp, bÖnh nh©n vµ m«i tr−êng ®èi víi bøc x¹ ion ho¸. H¬n thÕ n÷a, chóng t«i hi väng sau khi häc xong, c¸c b¸c sü ®a khoa t−¬ng lai sÏ cã mét th¸i ®é: - Tr©n träng, yªu thÝch m«n YHHN. - Cã th¸i ®é vµ hµnh vi ®óng ®¾n khi lµm viÖc tiÕp xóc víi c¸c nguån phãng x¹. - Cã thÓ tiÕp tôc tù häc thªm YHHN vµ biÕt c¸ch t×m ®Õn YHHN trong NCKH khi cÇn thiÕt. - Gi¶i thÝch cho bÖnh nh©n vµ mäi ng−êi nh÷ng kiÕn thøc vÒ YHHN c¬ b¶n khi hä ®Ò cËp ®Õn. Do thêi l−îng cã h¹n, néi dung l¹i phong phó nªn chóng t«i chØ lùa chän nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n nhÊt cña YHHN. §Ó hiÓu ®−îc thÊu ®¸o, c¸c sinh viªn cÇn «n tËp l¹i mét sè kiÕn thøc vËt lý h¹t nh©n ë c¸c ch−¬ng tr×nh tr−íc ®©y vµ tham kh¶o mét sè tµi liÖu liªn quan. Chóng t«i ch©n thµnh c¶m ¬n sù gãp ý cña c¸c ®ång nghiÖp ®Ó cuèn s¸ch gi¸o khoa ®−îc hoµn thiÖn h¬n. Hµ néi, th¸ng 4 n¨m 2005 Tr−ëng Bé m«n Y häc h¹t nh©n Kiªm Tr−ëng Bé m«n Y vËt lý Tr−êng §¹i häc Y Hµ Néi PGS. TSKH. Phan Sü An Y Häc H¹t Nh©n 2005 Ch−¬ng I: më ®Çu Môc tiªu: 1. Nªu ®−îc ®Þnh nghÜa, néi dung chñ yÕu cña chuyªn ngµnh y häc h¹t nh©n. 2. BiÕt ®−îc nh÷ng −u ®iÓm chÝnh cña 2 kü thuËt ®¸nh dÊu phãng x¹ vµ chiÕu x¹ mµ mét b¸c sÜ ®a khoa cÇn biÕt ®Ó vËn dông khi cÇn thiÕt. 1. §Þnh nghÜa vµ lÞch sö ph¸t triÓn 1.1. §Þnh nghÜa ViÖc øng dông bøc x¹ ion hãa vµo y sinh häc ® cã tõ l©u nh−ng thuËt ng÷ y häc h¹t nh©n (Nuclear Medicine) míi ®−îc Marshall Brucer ë Oak Ridge (Mü) lÇn ®Çu tiªn dïng ®Õn vµo n¨m 1951 vµ sau ®ã chÝnh thøc viÕt trong t¹p chÝ Quang tuyÕn vµ Radium trÞ liÖu cña Mü (The American Journal of Roentgenology and Radium Therapy). Ngµy nay ng−êi ta ®Þnh nghÜa y häc h¹t nh©n (YHHN) lµ mét chuyªn ngµnh míi cña y häc bao gåm viÖc sö dông c¸c ®ång vÞ phãng x¹ (§VPX), chñ yÕu lµ c¸c nguån phãng x¹ hë ®Ó chÈn ®o¸n, ®iÒu trÞ bÖnh vµ nghiªn cøu y häc. ViÖc øng dông c¸c ®ång vÞ phãng x¹ nµy chñ yÕu dùa theo hai kü thuËt c¬ b¶n: kü thuËt ®¸nh dÊu phãng x¹ hay chØ ®iÓm phãng x¹ (Radioactive Indicator, Radiotracer) vµ dïng bøc x¹ ph¸t ra tõ c¸c §VPX ®Ó t¹o ra c¸c hiÖu øng sinh häc mong muèn trªn tæ chøc sèng. 1.2. LÞch sö ph¸t triÓn Sù ra ®êi vµ ph¸t triÓn cña YHHN g¾n liÒn víi thµnh tùu vµ tiÕn bé khoa häc trong nhiÒu lÜnh vùc, ®Æc biÖt lµ cña vËt lý h¹t nh©n, kü thuËt ®iÖn tö, tin häc vµ hãa d−îc phãng x¹. §iÓm qua c¸c mèc lÞch sö ®ã ta thÊy: - N¨m 1896, Becquerel ® ph¸t minh ra hiÖn t−îng phãng x¹ qua viÖc ph¸t hiÖn bøc x¹ tõ quÆng Uran. TiÕp theo lµ c¸c ph¸t minh trong lÜnh vùc vËt lý h¹t nh©n cña «ng bµ Marie vµ Pierre Curie vµ nhiÒu nhµ khoa häc kh¸c. - Mét mèc quan träng trong kü thuËt ®¸nh dÊu phãng x¹ lµ n¨m 1913, George Hevesy b»ng thùc nghiÖm trong hãa häc ® dïng mét §VPX ®Ó theo dâi ph¶n øng. Tõ ®ã cã nguyªn lý Hevesy: sù chuyÓn hãa cña c¸c ®ång vÞ cña mét nguyªn tè trong tæ chøc sinh häc lµ gièng nhau. - N¨m 1934 ®−îc ®¸nh gi¸ nh− mét mèc lÞch sö cña vËt lý h¹t nh©n vµ YHHN. N¨m ®ã 2 nhµ b¸c häc Irena vµ Frederick Curie b»ng thùc nghiÖm dïng h¹t α b¾n ph¸ vµo h¹t nh©n nguyªn tö nh«m, lÇn ®Çu tiªn t¹o ra §VPX nh©n t¹o 30P vµ h¹t n¬tron : 27 4 30 1 13Al + 2He → 15P + 0N Víi h¹t n¬tron, ® cã ®−îc nhiÒu tiÕn bé trong x©y dùng c¸c m¸y gia tèc, mét ph−¬ng tiÖn hiÖn nay cã ý nghÜa to lín trong viÖc ®iÒu trÞ ung th− vµ s¶n xuÊt c¸c ®ång vÞ phãng x¹ ng¾n ngµy. - Thµnh tÝch to lín cã ¶nh h−ëng trong sö dông §VPX vµo chÈn ®o¸n bÖnh lµ viÖc t×m ra ®ång vÞ phãng x¹ 99mTc tõ 99Mo cña Segre vµ Seaborg (1938). Tuy vËy mi 25 n¨m sau, tøc lµ vµo n¨m 1963 ng−êi ta míi hiÓu hÕt gi¸ trÞ cña ph¸t minh ®ã. - N¨m 1941 lÇn ®Çu tiªn Hamilton dïng 131I ®Ó ®iÒu trÞ bÖnh cña tuyÕn gi¸p, më ®Çu viÖc sö dông réng ri c¸c §VPX nh©n t¹o vµo ®iÒu trÞ bÖnh. Y Häc H¹t Nh©n 2005 - C¸c kü thuËt ghi ®o còng ® ®−îc ph¸t triÓn dùa vµo c¸c thµnh tùu vÒ vËt lý, c¬ häc vµ ®iÖn tö. C¸c m¸y ®Õm xung, ghi dßng, ph©n tÝch biªn ®é, c¸c lo¹i ®Çu ®Õm Geiger Muller (G.M) ®Õn c¸c ®Çu ®Õm nhÊp nh¸y, m¸y ®Õm toµn th©n ngµy cµng ®−îc c¶i tiÕn vµ hoµn thiÖn. §Çu tiªn YHHN chØ cã c¸c hîp chÊt v« c¬ ®Ó sö dông. Sù tiÕn bé cña c¸c kü thuËt sinh hãa, hãa d−îc lµm xuÊt hiÖn nhiÒu kh¶ n¨ng g¾n c¸c §VPX vµo c¸c hîp chÊt h÷u c¬ phøc t¹p, kÓ c¶ c¸c kü thuËt sinh tæng hîp (Biosynthesis). Ngµy nay chóng ta ® cã rÊt nhiÒu c¸c hîp chÊt h÷u c¬ víi c¸c §VPX mong muèn ®Ó ghi h×nh vµ ®iÒu trÞ kÓ c¶ c¸c enzym, c¸c kh¸ng nguyªn, c¸c kh¸ng thÓ phøc t¹p... ViÖc thÓ hiÖn b»ng h×nh ¶nh (ghi h×nh phãng x¹) b»ng bøc x¹ ph¸t ra tõ c¸c m«, phñ t¹ng vµ tæn th−¬ng trong c¬ thÓ bÖnh nh©n ®Ó ®¸nh gi¸ sù ph©n bè c¸c d−îc chÊt phãng x¹ (DCPX) còng ngµy cµng tèt h¬n nhê vµo c¸c tiÕn bé c¬ häc vµ ®iÖn tö, tin häc. 2. HÖ ghi ®o phãng x¹ vµ thÓ hiÖn kÕt qu¶ trong y häc §Ó chÈn ®o¸n vµ ®iÒu trÞ bÖnh cÇn ph¶i ghi ®o bøc x¹. Mét hÖ ghi ®o b×nh th−êng cÇn cã c¸c bé phËn nh− sau: 1 2 3 4 Nguån cao ¸p H×nh 1.1: HÖ ghi ®o phãng x¹ 1) §Çu ®Õm; 2) Bé phËn khuÕch ®¹i; 3) Ph©n tÝch phæ vµ läc xung; 4) Bé phËn thÓ hiÖn kÕt qu¶: xung, ®å thÞ, h×nh ¶nh. 2.1. §Çu dß (Detector) §©y lµ bé phËn ®Çu tiªn cña hÖ ghi ®o. Tuú lo¹i tia vµ n¨ng l−îng cña nã, ®Æc ®iÓm cña ®èi t−îng ®−îc ®¸nh dÊu vµ môc ®Ých yªu cÇu chÈn ®o¸n mµ ta lùa chän ®Çu ®Õm cho thÝch hîp. NÕu tia beta cã n¨ng l−îng m¹nh h¬n hoÆc nÕu lµ tia gamma, cã thÓ dïng èng ®Õm G.M lµm ®Çu ®Õm. §Çu ®Õm nµy thÊy ë c¸c thiÕt bÞ c¶nh b¸o hoÆc rµ « nhiÔm phãng x¹. C¸c èng ®Õm tû lÖ, c¸c buång ion ho¸ còng th−êng ®−îc dïng nh− mét Detector ®Ó t¹o nªn liÒu l−îng kÕ. HiÖn nay trong l©m sµng, hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ chÈn ®o¸n ®Òu cã c¸c ®Çu ®Õm b»ng tinh thÓ ph¸t quang r¾n INa(Tl). Tinh thÓ ®ã cã thÓ cã ®−êng kÝnh nhá nh− m¸y ®o ®é tËp trung ièt tuyÕn gi¸p, h×nh giÕng trong c¸c liÒu kÕ hoÆc m¸y ®Õm xung riªng rÏ hay trong m¸y ®Õm tù ®éng c¸c mÉu cña xÐt nghiÖm RIA vµ IRMA. §Çu ®Õm còng cã thÓ lµ mét tinh thÓ nhÊp nh¸y lín cã ®−êng kÝnh hµng chôc cm hoÆc ®−îc ghÐp nèi l¹i ®Ó cã ®−êng kÝnh ®Õn 40 ÷ 60 cm trong c¸c m¸y ghi h×nh phãng x¹ . 2.2. Nguån cao ¸p (Hight voltage) C¸c ®Çu ®Õm ho¹t ®éng d−íi mét ®iÖn thÕ nhÊt ®Þnh. §a sè ®Çu ®Õm cÇn ®Õn nguån cao ¸p vµ ®−îc gäi lµ nguån nu«i. §iÖn thÕ ho¹t ®éng cña chóng cã khi lªn ®Õn hµng ngh×n v«n. V× vËy trong hÖ ghi ®o cÇn cã bé phËn ®Ó t¨ng ®iÖn thÕ tõ nguån ®iÖn l−íi lªn ®Õn ®iÖn thÕ ho¹t ®éng x¸c ®Þnh riªng cho mçi lo¹i ®Çu ®Õm. Y Häc H¹t Nh©n 2005 2.3. Bao ®Þnh h−íng (Collimators) G¾n liÒn víi ®Çu dß lµ hÖ thèng bao ®Þnh h−ãng. Cã thÓ coi nã nh− mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®−îc cña ®Çu dß. Môc ®Ých cña bao ®Þnh h−íng lµ chän lùa tia, chØ cho mét sè tia tõ nguån x¹ lät qua tr−êng nh×n cña bao vµo ®Çu dß vµ ng¨n c¸c tia yÕu h¬n hoÆc lÖch h−íng (tia thø cÊp) b»ng c¸ch hÊp thô chóng. Nhê vËy hiÖu suÊt ®o, ®é ph©n gi¶i cña h×nh ¶nh thu ®−îc sÏ tèt h¬n vµ x¸c ®Þnh râ tr−êng nh×n cña ®Çu dß. Do vËy nã ®Æc biÖt quan träng trong ghi ®o in vivo. Tuú thuéc n¨ng l−îng bøc x¹ vµ ®é s©u ®èi t−îng quan t©m (tæn th−¬ng bÖnh lÝ) mµ lùa chän bao ®Þnh h−íng. H×nh d¹ng cã thÓ lµ cöa sæ trßn, s¸u c¹nh hoÆc vu«ng. ChiÒu dµy cña v¸ch ng¨n phô thuéc vµo n¨ng l−îng bøc x¹ γ cÇn ®Þnh h−íng ®Ó ®o. V¸ch ng¨n rÊt máng thÝch hîp cho ®o c¸c bøc x¹ cã n¨ng l−îng thÊp cña 125I, 197Hg, 99mTc. Gãc nghiªng cña v¸ch ng¨n víi bÒ mÆt tinh thÓ cña ®Çu dß ®−îc lµm theo chiÒu dµi cña tiªu cù. Bao ®Þnh h−íng ®−îc cÊu t¹o tuú thuéc vµo tõng m¸y. HÇu hÕt c¸c phÐp ®o phãng x¹ ®Õu cÇn ®Õn bao ®Þnh h−íng nh−ng ®Æc biÖt quan träng trong ghi h×nh phãng x¹. Cã 4 lo¹i bao ®Þnh h−íng : - Lo¹i mét lç, h×nh chãp côt (loe trßn) dïng trong c¸c nghiÖm ph¸p th¨m dß chøc n¨ng. - Lo¹i nhiÒu lç trßn chôm dÇn ( héi tô), th−êng dïng trong ghi h×nh v¹ch th¼ng. - Lo¹i nhiÒu lç trßn th¼ng (song song) hoÆc loe dïng cho Gamma Camera. - Lo¹i ®Æc biÖt, cã chãp nhän mét lç trßn, gäi lµ "pinhole" . ViÖc chän bao ®Þnh h−íng phô thuéc vµo møc n¨ng l−îng cña c¸c photon sÏ ®o ghi vµ tuú thuéc vµo tõng m¸y. Bao ®Þnh h−íng th−êng lµm b»ng ch× v× ng¨n tia tèt vµ dÔ d¸t máng, dÔ ®óc khu«n. Chóng ®−îc gäi tªn theo sè cöa sæ: mét cöa hay nhiÒu cöa. §é nh¹y chóng kh¸c nhau. §é ph©n gi¶i t−¬ng ®èi cña chóng còng cao thÊp kh¸c nhau. Møc n¨ng l−îng thÝch hîp víi chóng ®−îc quy ®Þnh lµ cao, trung b×nh vµ thÊp. Kho¶ng c¸ch tiªu cù th−êng lµ 3 ÷ 5 inches. Gãc nghiªng cña v¸ch ng¨n víi bÒ mÆt tinh thÓ cña ®Çu dß phô thuéc chiÒu dµi cña tiªu cù. 2.4. Bé phËn khuÕch ®¹i (Amplifier) Xung ®iÖn ®−îc t¹o ra qua ®Çu ®Õm th−êng rÊt bÐ, khã ghi nhËn. Do vËy cÇn ph¶i khuÕch ®¹i chóng. Cã thÓ cã nhiÒu tÇng khuÕch ®¹i vµ còng cã nhiÒu kü thuËt ®Ó khuÕch ®¹i. Nhê c¸c tiÕn bé vÒ ®iÖn tö häc, c¸c kü thuËt khuÕch ®¹i b»ng ®Ìn ®iÖn tö th«ng th−êng ngµy nay ® ®−îc thay thÕ b»ng c¸c bãng b¸n dÉn vµ c¸c kü thuËt vi m¹ch cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n. Bé phËn khuÕch ®¹i nµy kh«ng nh÷ng lµm t¨ng ®iÖn thÕ vµ biªn ®é cña xung mµ cßn lµm biÕn ®æi h×nh d¹ng xung cho s¾c nÐt ®Ó dÔ ghi ®o h¬n. 2.5. M¸y ph©n tÝch phæ n¨ng l−îng bøc x¹ (Spectrometer) Chïm bøc x¹ ph¸t ra tõ nguån phãng x¹ th−êng bao gåm nhiÒu tia víi nh÷ng n¨ng l−îng kh¸c nhau. Mçi mét §VPX cã mét phæ x¸c ®Þnh víi nh÷ng ®Æc ®iÓm cña gi¶i n¨ng l−îng, ®Ønh (peak) cña phæ. Mét thiÕt bÞ ®Æc biÖt ®Ó ph©n biÖt n¨ng l−îng tia beta hoÆc gamma vµ x¸c ®Þnh phæ cña chïm tia ®−îc gäi lµ m¸y ph©n tÝch phæ. Nhê m¸y ph©n tÝch phæ chóng ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ®ång vÞ qua d¹ng phæ n¨ng l−îng. KÌm theo m¸y ph©n tÝch phæ cã thÓ cã bé phËn chän xung trong hÖ ghi ®o. Bé chän xung (dyscriminator) lµ thiÕt bÞ ®iÖn tö ®Ó cho nh÷ng xung ®iÖn cã biªn ®é nhÊt ®Þnh lät qua vµ ®i vµo bé phËn ®Õm. Tïy yªu cÇu cã thÓ chóng ta chØ chän nh÷ng xung cã biªn ®é nhÊt ®Þnh, kh«ng qu¸ lín vµ kh«ng qu¸ bÐ. V× vËy cã thÓ x¸c ®Þnh ng−ìng trªn hoÆc ng−ìng d−íi cña biªn ®é xung. Trong c¸c m¸y ®Õm xung th«ng th−êng ng−êi ta chØ sö dông mét ng−ìng d−íi nghÜa lµ c¾t bá nh÷ng xung qu¸ yÕu cã biªn ®é qu¸ thÊp. Gi¸ trÞ ng−ìng nµy ph¶i lùa chän tuú theo n¨ng l−îng ph¸t ra cña tõng §VPX. Y Häc H¹t Nh©n 2005 2.6. ThÓ hiÖn kÕt qu¶ 2.6.1. §Õm xung: Yªu cÇu l©m sµng trong YHHN rÊt phong phó. §Ó ghi ®o ho¹t ®é phãng x¹ trong phÇn tña (B) vµ phÇn tù do (F) kh¸c nhau trong ®Þnh l−îng RIA, ng−êi ta ®o c¸c èng nghiÖm vµ kÕt qu¶ ®−îc thÓ hiÖn b»ng sè xung (imp/min). Nh÷ng mÉu bÖnh phÈm trong nghiªn cøu huyÕt häc, hÊp thu qua ®−êng ruét, chuyÓn ho¸ c¸c chÊt trong c¬ thÓ còng th−êng ®−îc ®o b»ng xung. Trong m«i tr−êng xung quanh chóng ta bao giê còng cã mét sè bøc x¹ nhÊt ®Þnh ®ang tån t¹i. Chóng t¸c ®éng vµo c¸c hÖ ghi ®o vµ t¹o nªn mét sè xung nhÊt ®Þnh ®−îc gäi lµ phãng x¹ nÒn (ph«ng). Ho¹t ®é phãng x¹ nÒn ®ã cao thÊp tuú n¬i, tuú lóc vµ tuú thuéc lo¹i bøc x¹. CÇn lùa chän thêi gian ®o thÝch hîp tuú theo ®é lín cña ph«ng so víi ho¹t ®é phãng x¹ cã trong mÉu ®Ó ®¹t ®é tin cËy vµ ®é chÝnh x¸c nhÊt ®Þnh cña phÐp ghi ®o. V× vËy ph¶i xö lý sè liÖu ®o theo thuËt to¸n thèng kª. Nh÷ng m¸y mãc hiÖn ®¹i cã thÓ kÌm theo nh÷ng ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm chuyªn dông ®Ó xö lý tù ®éng. Cã thÓ x¸c ®Þnh thêi gian cÇn ®o hoÆc dung l−îng xung tèi ®a muèn cã råi m¸y tù ®éng dõng l¹i khi ®¹t yªu cÇu. M¸y ®Õm xung rÊt cÇn trong c¸c Labo nghiªn cøu vµ mong muèn ®é chÝnh x¸c cao víi hµng lo¹t c¸c §VPX kh¸c nhau. Kü thuËt ®Õm xung cã thÓ ¸p dông cho c¶ tia beta vµ tia gamma. Nã th−êng ®−îc dïng trong c¸c kü thuËt in vitro, nghÜa lµ ®o c¸c mÉu bÖnh phÈm. 2.6.2. §o dßng trung b×nh: Bøc x¹ t¸c dông vµo vËt chÊt g©y nªn c¸c ph¶n øng t¹i ®ã mµ tr−íc hÕt lµ kÝch thÝch hoÆc ion ho¸ vËt chÊt. Tuú theo cÊu tróc cña ®Çu ®Õm mµ t¸c dông ®ã t¹o ra xung ®iÖn vµ ®Õm xung nh− võa nªu ë trªn. Còng cã thÓ t¹o ra thiÕt bÞ ®Ó ghi tæng céng hiÖu qu¶ c¸c t¸c dông. NÕu tÝnh theo mét ®¬n vÞ thêi gian ®ã lµ ®o dßng trung b×nh. VÝ dô ®iÓn h×nh cña kü thuËt ®o nµy lµ thiÕt bÞ ion ho¸ c¸c chÊt khÝ. Khi cã bøc x¹ t¸c dông vµo kh«ng khÝ, c¸c ph©n tö khÝ bÞ ion ho¸ t¹o ra c¸c cÆp ion ©m vµ d−¬ng. D−íi t¸c ®éng cña ®iÖn tr−êng trong buång, c¸c ion ®ã dÞch chuyÓn vÒ 2 cùc. T¹i cùc chóng trung hoµ bít ®iÖn tÝch cña 2 ®iÖn cùc vµ g©y nªn sù sôt gi¶m ®iÖn thÕ. §o ®é gi¶m ®iÖn thÕ hay ®o c−êng ®é dßng ®iÖn cña c¸c ion chuyÓn dÞch chÝnh lµ ®o liÒu l−îng phãng x¹. V× vËy chóng ta gäi ®ã lµ ®o tèc ®é ®Õm trung b×nh hay ®o c−êng ®é dßng ®iÖn trung b×nh (dßng trung b×nh). §Ó ghi ®o dßng trung b×nh th−êng cã mét bé phËn tÝch ph©n (ratemeter). Mçi ratemeter cã mét h»ng sè thêi gian nhÊt ®Þnh tïy thuéc gi¸ trÞ ®iÖn dung cña tô ®iÖn C vµ ®iÖn trë R trong ®ã. KÕt qu¶ dßng trung b×nh ®o ®−îc thÓ hiÖn trªn mét ®ång hå chia ®é víi kim chØ thÞ. Gi¸ trÞ ®äc ®−îc lµ gi¸ trÞ vÒ liÒu l−îng chïm tia. NÕu nã ®−îc tiÕp nèi víi bé phËn vÏ ®å thÞ trªn giÊy, trªn mµn h×nh th× chóng ta cã ®å thÞ. NÕu kh«ng cã thiÕt bÞ vÏ ®å thÞ, ta cã thÓ ®o b»ng kim chØ thÞ t¹i tõng ®iÓm riªng biÖt hoÆc t¹i mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh trªn c¬ thÓ nh−ng theo nh÷ng mèc thêi gian (thêi ®iÓm) kh¸c nhau. Tõ ®ã kÕt nèi c¸c kÕt qu¶ thu ®−îc ®Ó cã ®å thÞ biÓu diÔn sù biÕn ®æi ho¹t ®é theo kh«ng gian (vÞ trÝ) hoÆc thêi gian. ChÝnh v× thÕ kü thuËt ®o dßng trung b×nh cã Ých lîi nhiÒu trong viÖc theo dâi sù biÕn ®æi ho¹t ®é phãng x¹ theo thêi gian hoÆc kh«ng gian. C¸c m¸y ®o ®å thÞ phãng x¹ cña thËn, tim v.v... ®−îc cÊu t¹o theo kü thuËt nµy. Kü thuËt ®o dßng trung b×nh th−êng ®−îc ¸p dông ®èi víi tia gamma, cã kh¶ n¨ng ®©m xuyªn lín. V× vËy thiÕt bÞ nµy ®−îc dïng trong c¸c nghiÖm ph¸p th¨m dß in vivo, tøc lµ ®¸nh dÊu phãng x¹ b»ng c¸ch ®−a vµo trong c¬ thÓ vµ khi ®o ta ®Æt ®Çu ®Õm tõ bªn ngoµi c¬ thÓ. 2.6.3. §o toµn th©n (Whole body counting): Y Häc H¹t Nh©n 2005 Trong YHHN vµ an toµn bøc x¹, nhiÒu lóc cÇn biÕt ho¹t ®é phãng x¹ chøa ®ùng trong toµn c¬ thÓ, chø kh«ng ph¶i chØ riªng mét m« hay phñ t¹ng. §ã lµ c¸c tr−êng hîp sau: - Theo dâi sù biÕn ®æi ho¹t ®é phãng x¹ sau khi ®−îc ®−a vµo c¬ thÓ. Th«ng tin ®ã cã thÓ gióp ®Ó tÝnh to¸n sù hÊp thu vµ sù ®µo th¶i cña hîp chÊt ®¸nh dÊu. ThiÕt bÞ nµy võa chÝnh x¸c võa ®ì phiÒn hµ h¬n c¸ch ®o ho¹t ®é phãng x¹ ë n−íc tiÓu, ph©n, må h«i th¶i ra vµ c¸c mÉu bÖnh phÈm nh− m¸u, huyÕt t−¬ng, x−¬ng v.v... - Theo dâi liÒu ®iÒu trÞ thùc tÕ ®ang tån t¹i trong c¬ thÓ sau khi nhËn liÒu. - X¸c ®Þnh liÒu nhiÔm phãng x¹ vµo bªn trong c¬ thÓ qua c¸c ®−êng kh¸c nhau (èng tiªu ho¸, h« hÊp, da...). - X¸c ®Þnh mét sè yÕu tè cÇn thiÕt víi ®é chÝnh x¸c cao nh− thuèc, vitamin, protein, c¸c chÊt ®iÖn gi¶i trao ®æi (exchangeable) vµ ®Æc biÖt lµ hµm l−îng Kali trong toµn c¬ thÓ. N¨m 1956, Marinelli lÇn ®Çu tiªn ® t¹o ra m¸y ®o toµn th©n b»ng c¸ch ghÐp nhiÒu ®Çu ®Õm l¹i víi nhau. Chóng ®−îc kÕt nèi víi nhau vµ s¾p xÕp sao cho tr−êng nh×n kh¾p toµn c¬ thÓ vµ cã kho¶ng c¸ch t−¬ng ®−¬ng nhau. §Ó ®¹t ®−îc ®é chÝnh x¸c cao, c¸c Detector ph¶i ®Æt trong mét phßng cã ho¹t ®é nÒn thÊp (che ch¾n kü). §é nh¹y cña m¸y phô thuéc vµo tinh thÓ, ®é cao cña ph«ng, sù ®ång nhÊt cña c¸c tÝn hiÖu tõ c¸c ®Çu ®Õm kh¸c nhau. Do ®ã cã nhiÒu lo¹i m¸y ®o toµn th©n víi c¸c ®é nh¹y kh¸c nhau. H×nh 1.2: Nh©n ®éc tù trÞ tr−íc vµ sau ®iÒu trÞ. X¹ h×nh thu ®−îc trªn cïng mét bÖnh nh©n b»ng m¸y quÐt th¼ng t¹i bÖnh viÖn B¹ch Mai. 2.6.4. Ghi h×nh: Ghi h×nh lµ mét c¸ch thÓ hiÖn kÕt qu¶ ghi ®o phãng x¹. C¸c xung ®iÖn thu nhËn tõ bøc x¹ ®−îc c¸c bé phËn ®iÖn tö, quang häc, c¬ häc biÕn thµnh c¸c tÝn hiÖu ®Æc biÖt. Tõ c¸c tÝn hiÖu ®ã ta thu ®−îc b¶n ®å ph©n bè mËt ®é bøc x¹ tøc lµ sù ph©n bè ®ång thêi DCPX theo kh«ng gian cña m«, c¬ quan kh¶o s¸t hay toµn c¬ thÓ. Vai trß vµ øng dông kü thuËt ghi h×nh trong y häc sÏ ®−îc ®Ò cËp kü ë c¸c phÇn sau. 3. C¸c kü thuËt c¬ b¶n trong ¸p dông ®vpx vµo yhhn 3.1. Kü thuËt ®¸nh dÊu phãng x¹ Cho ®Õn nay viÖc øng dông §VPX vµo chÈn ®o¸n vµ ®iÒu trÞ ® kh¸ ph¸t triÓn, bao gåm nhiÒu kü thuËt. øng dông réng ri nhÊt vÉn lµ kü thuËt ®¸nh dÊu phãng x¹. Kü thuËt nµy dùa vµo nh÷ng ®Æc ®iÓm sau ®©y: - §ång vÞ phãng x¹ vµ ®ång vÞ bÒn chÞu mäi qu¸ tr×nh sinh lý vµ sinh hãa nh− nhau trong tæ chøc sèng. Nãi mét c¸ch kh¸c lµ tæ chøc sèng tõ møc ®é ph©n tö ®Õn toµn c¬ thÓ hay c¶ quÇn thÓ nhiÒu vi sinh vËt còng kh«ng ph©n biÖt ®−îc ®ång vÞ bÒn vµ §VPX trong ho¹t ®éng sinh häc cña m×nh. - Khèi l−îng c¸c chÊt ®¸nh dÊu th−êng rÊt nhá vµ kh«ng g©y nªn mét ¶nh h−ëng nµo ®Õn ho¹t ®éng cña tæ chøc sèng. - C¸c kü thuËt ¸p dông trong YHHN th−êng lµ kh«ng g©y th−¬ng tæn (Non-invasive) bëi v× cao nhÊt còng chØ lµ thñ thuËt tiªm tÜnh m¹ch. Y Häc H¹t Nh©n 2005 - LiÒu chiÕu x¹ cho bÖnh nh©n th−êng lµ nhá h¬n hoÆc b»ng cña nghiÖm ph¸p t−¬ng ®−¬ng khi dïng tia X. H¬n thÕ n÷a víi mét liÒu chiÕu nhÊt ®Þnh tõ §VPX chóng ta cã thÓ kh¶o s¸t hoÆc ghi h×nh nhiÒu lÇn trong khi dïng tia X liÒu x¹ sÏ t¨ng lªn theo sè lÇn chiÕu chôp. ChÊt ®¸nh dÊu (Tracer) lý t−ëng nhÊt cÇn cã c¸c ®Æc ®iÓm sau: + Cã tÝnh chÊt hoµn toµn gièng nh− ®èi t−îng cÇn kh¶o s¸t. + ChÊt ®¸nh dÊu ®−îc hÊp thô hoµn toµn, nhanh chãng vµ chØ riªng ngay t¹i c¬ quan, m« cÇn kh¶o s¸t (Target Organ). + Nång ®é Ýt thay ®æi t¹i chç trong suèt qu¸ tr×nh kh¶o s¸t. + Sau khi kh¶o s¸t xong, nhanh chãng vµ hoµn toµn ®−îc ®µo th¶i ra khái c¬ thÓ. + Bøc x¹ ph¸t ra (lo¹i tia, n¨ng l−îng tia) tõ chÊt ®¸nh dÊu dÔ dµng ghi ®o ®−îc b»ng c¸c ph−¬ng tiÖn s½n cã . + T¹o ra liÒu hÊp thô thÊp nhÊt. Ph¶i hiÓu sù ®¸nh dÊu ë ®©y tuy gièng nhau vÒ nguyªn lý nh−ng kh¸c nhau vÒ môc ®Ých so víi sù ®¸nh dÊu trong s¶n xuÊt DCPX. §¸nh dÊu trong ghi h×nh lµ ®−a DCPX vµo tËn c¸c phÇn tö cña tÕ bµo, m«, t¹ng, hÖ thèng hoÆc toµn bé c¬ thÓ sinh vËt. 3.2. Kü thuËt dïng nguån chiÕu x¹ ®Ó chÈn ®o¸n vµ ®iÒu trÞ 3.2.1.ChiÕu x¹ ®Ó t¹o ra c¸c ph¶n øng h¹t nh©n thÝch hîp: Còng cã thÓ coi kü thuËt ®Þnh l−îng kÝch ho¹t b»ng n¬tron (Neutron Activization Analysis) lµ mét kü thuËt YHHN bëi v× b»ng kü thuËt ®ã chóng ta cã thÓ ®Þnh l−îng c¸c yÕu tè vi, ®a l−îng trong c¸c mÉu sinh häc (m¸u, da, tãc...) ®Ó chÈn ®o¸n bÖnh. Nguyªn lý cña kü thuËt nµy lµ cã thÓ biÕn mét ®ång vÞ bÒn thµnh §VPX b»ng c¸ch b¾n c¸c n¬tron thÝch hîp vµo h¹t nh©n cña ®ång vÞ bÒn. Ng−êi ta x¸c ®Þnh hµm l−îng ®ång vÞ bÒn b»ng c¸ch ®o ®Õm phãng x¹ ph¸t ra tõ §VPX míi ®−îc t¹o ra sau khi chiÕu n¬tron: 55 VÝ dô: Mn (n, γ) 56 Mn 16 O (n, P) 16 N trong ®ã: 55 Mn, 16 O lµ nh÷ng ®ång vÞ bÒn (®ång vÞ mÑ), 56 Mn vµ 16 N lµ nh÷ng §VPX (®ång vÞ con). TÊt nhiªn ho¹t ®é phãng x¹ thu ®−îc phô thuéc nhiÒu yÕu tè nh−: - Nång ®é cña ®ång vÞ mÑ cã trong mÉu. - Th«ng l−îng vµ ®Æc ®iÓm cña chïm n¬tron. Che ch¾n bøc x¹ n¬tron rÊt phøc t¹p v× d¶i n¨ng l−îng cña nã rÊt réng, cã kh¶ n¨ng ®©m xuyªn lín vµ g©y hiÖu øng sinh häc cao. - TiÕt diÖn cña hiÖu øng. - Thêi gian chiÕu. Khi chiÕu n¬tron vµo mÉu cã thÓ x¶y ra nhiÒu lo¹i ph¶n øng vµ cã nhiÒu §VPX con ®−îc t¹o ra. V× vËy cÇn ph¶i ph©n t¸ch, tinh s¹ch b»ng c¸c kü thuËt hãa häc vµ vËt lý kh¸c nhau. Tuy vËy nã cho phÐp x¸c ®Þnh rÊt chÝnh x¸c nh÷ng yÕu tè vi l−îng trong c¬ thÓ nh−: Fe, Sc, Zn, Rb, Mn, Cr, Co, Cu, Cs, K, Th, Au, Mg, Na, Br, As, I... hoÆc nh÷ng yÕu tè ®a l−îng nh− C, O, N, Ca... 3.2.2. ChiÕu x¹ ®Ó ®iÒu trÞ: Tõ l©u ng−êi ta ® thÊy râ t¸c dông diÖt tÕ bµo cña bøc x¹ ion hãa vµ sö dông nã trong nhiÒu ph©n ngµnh kh¸c nhau cña sinh häc vµ y häc (diÖt khuÈn vµ diÖt tÕ bµo bÖnh). Víi nh÷ng hiÓu biÕt ngµy cµng s©u s¾c vÒ c¬ chÕ truyÒn n¨ng l−îng, c¬ chÕ diÖt bµo, c¸c ®Æc ®iÓm vËt lý cña bøc x¹, c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng (nhiÖt ®é, nång ®é «xy...) ngµy cµng cã nhiÒu c¶i tiÕn vÒ kü thuËt x¹ trÞ. §©y lµ sö dông t¸c dông sinh häc c¸c bøc x¹ ion hãa lªn c¸c mÇm bÖnh, tÕ bµo bÖnh. Néi dung nµy ® lµm cho