Chẩn đoán và chữa trị bệnh bằng phóng xạ và dao Gamma ppsx

Dùng phóng xạ để chẩn đoán bệnh Nguyên tắc chung là cho một lượng rất nhỏ chất phóng xạ vào cơ thể tiêm, uống…, tuỳ theo bản chất của nguyên tử phóng xạ hoặc chất mà nguyên tử phóng xạ b

Chẩn đoán và chữa trị bệnh bằng

phóng xạ và dao Gamma

Hiện tượng phóng xạ do A Becquerel (người Pháp) tìm ra năm 1896,

mở màn cho sự phát triển các ứng dụng của vật lý hạt nhân trong nhiều lĩnh vực Ở lĩnh vực y tế, những thành tựu về vật lý hạt nhân được ứng dụng để chẩn đoán, chữa trị bệnh với những khả năng đặc biệt mà không phương pháp nào thay thế được.

Dùng phóng xạ để chẩn đoán bệnh

Nguyên tắc chung là cho một lượng rất nhỏ chất phóng xạ vào cơ thể (tiêm, uống…), tuỳ theo bản chất của nguyên tử phóng xạ hoặc chất mà nguyên tử phóng xạ bám dính vào, chất phóng xạ sẽ

di chuyển và tập trung ở những nơi nào đó của cơ thể phụ thuộc vào bệnh tật hay thương tổn Vì chất phóng xạ phát ra tia, hạt… nên bố trí đêtectơ ở ngoài

cơ thể có thể theo dõi được đường đi, nơi tập trung các nguyên tử phóng xạ, từ đó chẩn đoán được bệnh

Thường dùng nhất là các chất phóng xạ phát ra tia gamma, vì tia này là sóng

điện từ có tần số rất cao, chùm tia gamma có thể xem là chùm các photon gamma

có năng lượng của từng photon khá lớn Nhờ đó, từ những hạt nhân nguyên tử phóng xạ ở bên trong cơ thể, tia gamma có thể xuyên qua cơ thể đi thẳng ra bên ngoài Trước đây, người ta dùng phim ảnh làm đêtectơ tia gamma, chỗ nào có tia gamma đến là phim ảnh bị đen Ngày nay, người ta dùng nhiều loại đêtectơ có độ nhạy cao hơn nhiều, như đêtectơ nhấp nháy, đêtectơ bán dẫn, có khả năng đếm, ghi được từng photon gamma riêng lẻ (single photon) hoặc ghi được từng cặp photon gamma xuất hiện đồng thời đi về hai hướng ngược nhau 1800 do positron

mà chất phóng xạ phát ra va chạm với electron trong cơ thể như đã nêu ở phương pháp chụp ảnh cắt lớp PET (trên Tạp chí số tháng 10.2008)

Phổ biến có các cách chụp ảnh sau:

Buồng gamma: Đây là máy chụp ảnh không có thấu kính, buồng chụp như là hộp kín có những lỗ nhỏ, tia gamma đi thẳng xuyên qua lỗ tạo ra ảnh theo nguyên

tắc của máy ảnh pinhole Hứng tia gamma để tạo ảnh là một tấm phim ảnh hoặc một mặt có nhiều đêtectơ, thu thập dữ liệu để xử lý tạo ra ảnh Người bệnh nằm trên bàn chụp, buồng ảnh gamma treo cách người một đoạn Ảnh chụp cho thấy những chỗ trên cơ thể có chất phóng xạ đến, tập trung, từ đó chẩn đoán được bệnh

Chụp ảnh cắt lớp điện toán phát xạ đơn photon (SPECT - single photon emission computed tomography): Về nguyên tắc, máy làm việc như kiểu buồng ảnh gamma nhưng đêtectơ có độ nhạy rất cao, có thể đếm, ghi được đến từng

photon gamma và bố trí xoay đêtectơ để tạo ra ảnh của từng lớp cắt ngang cơ thể (ảnh hai chiều - 2D) hoặc ảnh lần lượt của nhiều lớp cắt để xử lý tạo thành ảnh ba chiều (3D) SPECT cho ảnh chi tiết, chính xác hơn nhiều so với ảnh chụp từ buồng gamma

Chụp ảnh cắt lớp phát xạ positron (PET - positron emission tomography): Ở đây dùng chất phĩng xạ phát ra hạt positron (như là điện tử nhưng cĩ điện tích

dương) Hạt positron phát ra gặp điện tử (electron) trong cơ thể, bị huỷ cặp tạo ra hai lượng tử gamma đi ra theo hai hướng ngược nhau 1800 Máy PET ghi nhận các cặp photon gamma phát ra đĩ để biết được nơi nào cĩ positron phát xạ ra, tức là nơi cĩ chất phĩng xạ đến, tập trung trong cơ thể

Ví dụ, chất thường gọi tắt là MDP (methylene

-diphosphonate) là chất ưu tiên tập trung để phát triển

xương Cho chất phĩng xạ technetium (Tc)-99 m bám

dính vào MDP Khi vào cơ thể, đặc biệt là ở nơi xương bị

rạn nứt, chất MDP ưu tiên đi vào chỗ rạn nứt đĩ, tức là

các nguyên tử phĩng xạ Tc-99 m tập trung ở đấy Aûnh

chụp với buồng ảnh gamma cho phép phát hiện những

chỗ cĩ rạn nứt xương mà nhiều trường hợp vì quá nhỏ

nên phương pháp chụp X quang khơng phát hiện được

Một ví dụ khác là để theo dõi máu chảy đến các bộ phận, các tế bào trong cơ thể như thế nào, người ta tiêm vào máu dung dịch cĩ chất phĩng xạ bám dính vào các phân tử của máu Dùng cách chụp ảnh cắt lớp SPECT cĩ thể thấy được máu lưu thơng qua tim, não… như thế nào, mạch máu cĩ chỗ nào bị tắc nghẽn hay khơng, cĩ

bộ phận nào máu chảy đến và chảy đi bất thường khơng…

Nếu tiêm vào cơ thể chất phĩng xạ, ví dụ như Fluor-18 cĩ tính chất kết dính với các phân tử đường thì qua các ảnh PET cĩ thể theo dõi sự chuyển hố glucose

ở não, kiểm tra được chức năng hoạt động ở một số khu vực trong não…

Chẩn đốn các bệnh bằng cách dùng chất phĩng xạ cĩ một số khả năng, ưu điểm nhất định, nhưng cĩ nhược điểm là phải đưa chất phĩng xạ vào người

Thường người ta chọn những chất phóng xạ có thời gian phân rã rất ngắn, để khi vào cơ thể một thời gian thì xem như phân rã hết, không còn tính chất phóng xạ nữa Mặt khác, các đêtectơ phải thật nhạy để chỉ với một lượng rất ít nguyên tử phóng xạ là đủ để ghi, đếm được Điểm ưu việt nhất của việc dùng phóng xạ là chẩn đoán được bệnh rất sớm, từ đó có giải pháp chữa trị kịp thời, nhất là bệnh ung thư Trong nhiều trường hợp, người ta phối hợp cách chụp ảnh dùng phóng xạ với các cách chẩn đoán bệnh bằng hình ảnh khác như MRI, CT, siêu âm…

Dùng phóng xạ để chữa trị bệnh

Nói đến dùng phóng xạ để chữa trị bệnh thường người ta nghĩ đến tia gamma vì đây là sóng điện từ tần số cao, photon có năng lượng lớn Tia phóng xạ gamma lấy từ các nguồn phóng xạ, phổ biến nhất là coban, iốt phóng xạ Tia X cũng là sóng điện từ tần số cao nên có thể dùng để chữa trị bệnh tương tự như tia gamma Để có chùm tia X đủ mạnh,

đủ sức làm nhiệm vụ chữa trị, người ta phải tạo ra tia X bằng một máy gia tốc loại nhỏ dùng cho bệnh viện, gọi là máy gia tốc thẳng (LINAC - linear accelerator)

Khi tia phóng xạ (tia gamma hay tia X) chiếu đến tế bào, nếu có cường độ đủ lớn, nó có thể phá hoại tế bào, tức là làm cho tế bào mất khả năng phân chia, phát triển Điều quan trọng ở đây là tia phóng xạ có thể phá gen điều khiển, làm cho tế bào ung thư không phát triển được

Điều trị bằng phóng xạ có thể là từ ngoài hoặc từ trong Ở cách điều trị từ ngoài, người ta hướng cho tia phóng xạ từ nguồn chiếu thẳng vào, ví dụ như các u, bướu lồi ra ở ngoài, dễ tiếp cận Vấn đề quan trọng là làm thế nào để chiếu tia

phóng xạ tập trung vào các tế bào bệnh mà không ảnh hưởng đến các tế bào lành xung quanh

Chữa trị bằng phóng xạ cũng có thể tiến hành ở bên trong bằng cách đưa chất phóng xạ với liều lượng cao vào cơ thể trực tiếp đến nơi có các tế bào bệnh

Có thể làm những nguồn phóng xạ mạnh nhưng rất nhỏ đặt vào trong các dây rỗng, ống mềm… đưa thẳng đến các u, bướu, nơi tập trung các tế bào bệnh Việc đưa chất phóng xạ đến nơi cần chữa trị có thể thực hiện theo cách cơ khí hoàn toàn, cũng có thể điều khiển từ ngoài bằng lực từ nếu chất phóng xạ gắn liền với nam châm nhỏ Gần đây, người ta đang phát triển các hạt từ nano cho bám dính với các dược chất cùng chất phóng xạ để dễ dàng điều khiển từ bên ngoài

Rõ ràng là cách điều trị bệnh bằng phóng xạ phải dựa theo sự chẩn đoán bằng hình ảnh mà gần đây đã có những tiến bộ vượt bậc

Dao gamma (gamma knife)

Đây là dụng cụ để “phẫu thuật” các khối u, các chỗ dị thường mạch máu ở trong não bằng cách dùng tia phóng xạ gamma chiếu vào mà không cần mổ xẻ Dao gamma do một nhà phẫu thuật người Thụy Điển sáng chế vào năm 1967 Từ đó đến nay, dao gamma đã có nhiều cải tiến, cho phép phẫu thuật không dao kéo rất

có hiệu quả

Trước hết, cần chú ý là ở não hay có các u tuy rất nhỏ nhưng chèn ép các dây thần kinh, gây ra nhiều bệnh như: Bại liệt, tai biến mạch máu não, run chân tay Mặt khác, hệ thống các mạch máu (động mạch, tĩnh mạch) bình thường tạo thành một mạng đều đặn, chi chít chạy khắp cơ thể để đưa máu đi về nuôi các tế bào Vì một lý do nào đó các mạch máu bị rối, lúc đó, chúng không thực hiện được nhiệm

vụ lưu thông máu, mà ngược lại làm thành một bướu có thể chèn ép, ảnh hưởng đến hoạt động của dây thần kinh Trong y học, những chỗ rối như vậy thường gọi tắt là dị tật (AVM - arterovenous malformation) của động, tĩnh mạnh Những u nhỏ, AVM… ở não là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh như chứng đau nửa đầu, bại tay, rỉ máu não dẫn đến tai biến, đột quỵ…

Các phương tiện chụp ảnh y học hiện đại dễ dàng phát hiện ra chúng ngay khi còn nhỏ Tuy nhiên, việc chữa trị băng dao kéo rất khó vì các tế bào thịt, mỡ ở não rất gần các dây thần kinh quan trọng, khi mổ rất dễ rất dễ làm hỏng dây thần kinh Dao gamma cho phép phẫu thuật khá tin tưởng

Thực ra, gọi là dao vì nó làm được nhiệm vụ như con dao mổ, nhưng không

có lưỡi dao nào ở đây cả Dao gamma có khoảng 200 nguồn coban, cỡ 30 curie đặt thành, dãy đều trên một cái mũ như mũ bảo hiểm Ứng với mỗi nguồn coban có một bộ phận hội tụ để hội tụ tia gamma từ nguồn phát ra Tất cả hệ thống được điều khiển sao cho toàn bộ phóng xạ từ 200 nguồn tập trung về một thể tích xa, gần, nhỏ, to theo ý muốn Hiện nay, có loại dao gamma quay hiện đại hơn, số nguồn gamma ít hơn nhưng khi làm việc thì quay, cường độ gamma ở nơi cần tập trung vẫn tương đương ở dao gamma kiểu thông thường (không quay)

Có thể hình dung tác dụng của dao gamma như một cái kính lúp hứng ánh sáng mặt trời, tập trung vào một diện tích nhỏ để “đốt giấy” Ở điểm tập trung, năng lượng của ánh sáng mặt trời đủ sức đốt cháy giấy, nhưng ở xung quanh đấy, vẫn có ánh sáng mặt trời đến nhưng yếu, không đủ sức đốt cháy được Đối dao gamma, những tế bào ở nơi tập trung tia gamma sẽ bị tiêu diệt (phá huỷ gen, dẫn đến làm mất khả năng tự phân chia để phát triển của tế bào…) nhưng những tế bào ngoài vùng tập trung vẫn an toàn, không bị hư hỏng

Bệnh nhân muốn được phẫu thuật bằng dao gamma trước hết phải được

chụp ảnh (MRI, CT, PET, SPECT…) để biết chính xác u hoặc AVM ở vị trí nào Sau

đó, bác sỹ quyết định điều khiển, lấy chuẩn sao cho khi đưa dao gamma vào (đội

mũ có các nguồn coban) thì tia gamma tập trung đúng vào chỗ có u hoặc AVM cần loại bỏ để tiêu diệt các tế bào bệnh

Khi u, AVM còn nhỏ, tức là phát hiện được sớm, phép phẫu thuật không cần đến dao này rất có hiệu quả, bệnh nhân hoàn toàn không đau đớn, nhiều khi chỉ cần điều trị một lần, khoảng mười phút là có thể xuất viện ngay

Những tiến bộ của việc dùng phóng xạ để chẩn đoán, chữa trị bệnh, trong đó

có cách phẫu thuật không gây đau đớn bằng dao gamma thuộc lĩnh vực y học hạt nhân Ở đây đã vận dụng triệt để những thành tựu trong nghiên cứu hạt nhân, công nghệ thông tin, kỹ thuật số để phục vụ sức khoẻ con người