PHÓNG XẠ SINH HỌC

CÁC NGUỒN PHÁT BỨC XẠ ION HÓA ,Các đại lượng đo liều bức xạ , 2. Detector rắn 1. Các detector khí,Các tác dụng của bức xạ ở mức lâm sàng,Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của bức xạ,Quan hệ liều – đáp ứng bức xạ(radiation dose – response relationship, RDRR)

Trang 1

Viện Vật lý Y Sinh học

PHÓNG XẠ SINH HỌC

Trang 2

• Mục đích, yêu cầu: hiểu được về tác dụng

của các thiết bị ion hóa lên cơ thể người.

• Nội dung:

- Bức xạ ion hóa

- Tương tác với đối tượng sinh học

- Các thiết bị sử dụng bức xạ ion hóa

Trang 3

CÁC NGUỒN PHÁT BỨC XẠ ION HÓA

• Tính chất và phân loại bức xạ ion hóa

- Phân loại:

+ Bức xạ mang điện

+ Bức xạ không mang điện

- Năng lượng của bức xạ ion hóa

Trang 5

e-Viện Vật lý Y Sinh học

• Hiện tượng phóng xạ

- Định nghĩa: hiện tượng các hạt nhân nguyên tử phát ra

các tia không nhìn thấy, có khả năng ion hóa vật chất

được gọi là hiện tượng phóng xạ.

- Phóng xạ tự nhiên: hạt nhân tự động phát ra phóng xạ

- Phóng xạ nhân tạo: hạt nhân không bền tạo ra từ phản

ứng hạt nhân

Trang 6

- Hoạt độ: số lượng hạt nhân phân rã trong một đơn vị

thời gian

- Quy luật phân rã phóng xạ: số hạt nhân có khả năng

phân rã giảm theo quy luật hàm mũ theo thời gian.

- Chu kỳ bán rã: khoảng thời gian cố định để số hạt

nhân giảm một nửa.

- Hằng số phân rã: xác suất để một hạt nhân phóng xạ

bị phân rã trong một đơn vị thời gian

Trang 7

Trang 8

* Các nguồn đồng vị phóng xạ

Trang 9

- Phóng xạ α: hạt nhân tự động phát ra một hạt nhân heli

và biến đổi thành hạt nhân khác

z A X → 2 4 α + z-2 A-4 Y

Đặc điểm:

+ tốc độ 10 7 m/s.

+ Có khả năng ion hóa chất khí và mất dần năng lượng.

+ Khả năng đâm xuyên yếu, trong không khí đi được tối

đa 8cm

Trang 10

- Phóng xạ β:

+ Phân rã β + : hạt nhân phát ra một positron biến

đổi thành hạt nhân khác có số điện tích hạt nhân

giảm 1 đơn vị

Z A → (Z-1) A + e +

+ Phân rã β - : hạt nhân phát ra 1 điện tử, biến đổi

thành hạt nhân khác có số điện tích hạt nhân tăng lên

1 đơn vị

Z A → (Z+1) A + e

Trang 11

-Viện Vật lý Y Sinh học

Đặc điểm:

+ v ≈ c

+ ion hóa chất khí yếu hơn α

+ Đâm xuyên mạnh hơn α, có thể đi vài trăm mét trong

không khí

Trang 14

Tia β

Tia α

Hạt gia tốc Nơ-trôn Tia vũ trụ

Tia X đặc trưng, b/x hãm

Tia β-, Tia β+,

P, d, He, i-ôn nặng

N nhiệt, n nhanh

Trang 15

• Tính chất của bức xạ ion hóa:

- Những hạt mang điện có khả năng ion hóa trực tiếp

và/hoặc kích thích nguyên tử.

- Các bức xạ không mang điện thường gây ion hóa gián

tiếp thông qua các hạt mang điện thứ cấp

Trang 16

+ Năng suất truyền năng lượng tuyến tính (LET): năng

lượng mà vật chất nhận được trên 1 đơn vị chiều dài

quãng đường đi của hạt

Trang 17

- Sự phát bức xạ hãm:

+ Cường độ bx hãm tỷ lệ thuận với năng lượng điện tử và nguyên tử số Z của chất hấp thụ.

+ Góc bay của bx hãm phát ra so với phương của điện tử

độ lớn phụ thuộc vào động năng của điện tử

Trang 18

Trang 19

- Thuộc loại bức xạ có tính thâm nhập cao đối với vật chất, chúng có thể tương tác với hạt nhân, nguyên tử.

thuộc chủ yếu vào: mật độ vật chất, số Z, năng lượng của photon.

Trang 20

- Hiệu ứng quang điện:

+ 1 photon được hấp thụ hoàn toàn, 1điện tử được bứt ra khỏi nguyên tử

+ Sự suy giảm của chùm photon chủ yếu xảy ra đối với

chùm photon năng lượng thấp (<1MeV), và trong vật

chất có Z lớn

Trang 21

- Tán xạ Thomson:

+ Xảy ra chủ yếu với photon năng lượng thấp.

+ Vật chất không hấp thụ năng lượng photon, không có sự ion hóa, kích thích.

Trang 24

Trang 25

• Tương tác của các hạt nặng mang điện với vật chất

- Có LET cao, khả năng gây ion hóa và kích thích cao gấp hàng ngàn lần điện tử.

- Mất năng lượng nhanh, quãng chạy trong vật chất ngắn.

Trang 26

•Tương tác của notron với vật chất

- Tán xạ đàn hồi

+ n bị mất năng lượng và lệnh hướng do lực hạt nhân.

+ Xảy ra đối với n nhanh (năng lượng >0,5MeV )

Trang 28

Trang 29

Các đại lượng đo liều bức xạ

- Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh của 1 chùm photon, thể hiện qua khả năng ion hóa không khí của chùm photon đó tại 1 điểm trong không gian.

Trang 30

• Liều hấp thụ:

- Là đại lượng đặc trưng cho lượng năng lượng mà vật

chất hấp thụ được từ bức xạ ion hóa.

Trang 31

• Liều Kerma

- Động năng của các hạt mang điện được giải phóng khi

photon tương tác với nguyên tử.

- K = ΔE k /Δm

- Đơn vị gray

Trang 32

• Liều tương đương

- Liều tương đương gây bởi một loại bức xạ lên cơ thể

sống là tích số giữa liều hấp thụ D trong mô và hệ số đặc trưng cho loại bức xạ đó (hệ số chất lượng).

- H = w R D

- Đơn vị: sievert (Sv)

Trang 36

- Đo lường trong an toàn bức xạ

- Đo liều cá nhân

- Phân tích trường bức xạ

Trang 37

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VÀ

GHI ĐO BỨC XẠ

 Nguyên tắc chung: dựa trên tác dụng vật lý, hóa học

của bức xạ khi tương tác với vật chất.

- Ion hóa và kích thích nguyên tử

- Biến đổi hóa học

- Nhiệt

- Sinh học

Trang 39

1 Các detector khí

Trang 40

• Buồng ion hóa:

- Điện áp làm việc ở mức trung bình

- Dòng ion phụ thuộc vào số ion tạo bởi bức xạ

- Điện áp đủ lớn để hút ion về các cực

- Dòng ion I = 10 -12 A

- Áp dụng: đo liều chiếu, hoạt độ, liều cá nhân, hấp

thụ, kerma

Trang 41

lũ ion hóa, gọi là sự nhân ion hay khuếch đại khí.

photon -> đếm xung

Trang 42

• Ống đếm Geiger-Muller (G-M)

- Điện áp làm việc : vài nghìn vôn

- 1 hạt photon tạo ra 1 thác lũ ion hóa và 1 xung dòng

lớn

- Ống G-M rất bền, sử dụng mạch ra đơn giản.

Trang 43

2 Detector rắn

• Nguyên lý hoạt động

- Detector chất rắn được cấu tạo từ những tinh thể

chất rắn đặc biệt (bán dẫn) và có các hiệu ứng đo

được khi bị chiếu bức xạ i-ôn hoá.

- Cấu trúc điện tử đặc trưng của tinh thể chất rắn: Các

e- nằm trong những dải NL xác định, phân cách bởi

Trang 44

- Sự tồn tại của 3 trạng thái có thể là vĩnh viễn, hoặc

mất đi sau một thời gian tồn tại rất ngắn - tuỳ theo vật liệu và cả nhiệt độ:

Phát bức xạ huỳnh quang,

Hiệu ứng dẫn điện

Nhiệt huỳnh quang

Trang 45

2.1 Các detector dòng

- Hoạt động dựa trên hiệu ứng thay đổi độ dẫn điện

của chất rắn.

- Thường dùng CdS (sulphide cadmi) làm việc theo chế

độ dòng trung bình, thể tích nhỏ và độ nhạy lớn hơn

buồng ion.

- Ge-Si làm việc ở chế độ xung.

Trang 46

2.2 Các detector nhấp nháy

thích nhảy về dải hóa trị.

năng lượng photon

mỏng

Trang 47

2.3 Detector nhiệt huỳnh quang

- Sử dụng hiệu ứng bẫy điện tử

- Chiếu xạ ->nung nóng: e quay về dải hóa trị, phát ra

lượng tử ánh sáng.

- Chất liệu thường dùng: LiF (fluoride lithi)

Trang 48

3 Hiệu ứng quang ảnh

- Bức xạ i-ôn hoá rơi vào trong phim làm biến đổi tính

chất của phim ảnh, khi tráng ra ta được những vệt

đen.

- Đo mức độ đen của phim, cho phép xác định liều hấp

thụ tại điểm đặt phim đó.

Trang 49

4 Phương pháp đo nhiệt

- hấp thụ năng lượng bức xạ làm tăng nhiệt độ mẫu.

- Dùng nhiệt kế nhạy đo được thay đổi nhiệt độ -> tính

năng lượng mẫu hấp thụ được.

Trang 50

5 Phương pháp hóa

- bức xạ có khả năng gây phản ứng hóa học với một số

chất hình thành chất mới.

- Chất mới tỷ lệ với năng lượng bức xạ

- Đo chất mới -> tính được năng lượng bức xạ

- Detector hóa có độ nhạy thấp, dùng đo liều cao.

Trang 51

HIỆU ỨNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ

- Bức xạ hạt nhân có năng lượng đủ lớn để gây ion

hóa, khác với bức xạ thông thường.

- Sự ion hóa trong nước -> thay đổi bên trong phân tử

-> các loại hợp chất gây hại cho NST -> biến đổi về

cấu trúc và chức năng phân tử.

- Trong cơ thể người, thể hiện: ốm mệt, đục thủy tinh

thể, ung thư

Trang 52

Cấu tạo tế bào

- tế bào là dơn vị cơ bản của cơ thể sống

- Kích thước 10-50 µm

- Cơ thể người có khoảng 10 13 – 10 14 tế bào

- Tế bào gồm nhân, bào tương, màng tế bào

Trang 53

Cấu tạo tế bào

thời gian sống khác nhau.

lần.

M: phân bào

G1: chuẩn bị tổng hợp

S: tổng hợp

G2: tăng trưởng

Trang 54

Quá trình xảy ra khi bức xạ đi vào cơ thể

Trang 55

Các giai đoạn ion hóa của bức xạ

1. Giai đoạn vật lý:

- Thời gian: 10 -16 – 10 -13 -13 s.

- Đặc điểm: phân bố năng lượng cục bộ mà bức xạ

truyền cho môi trường.

- Tác dụng: ion hóa, kích thích

Trang 56

2 Giai đoạn hóa lý

- Thời gian: 10 -13 -13 – 10 -2 s

- Hình thành các gốc tự do -> thay đổi cấu trúc và

chức năng của các phân tử sinh học trong tế bào.

Trang 57

- Các gốc tự do khuếch tán ra xung quanh, giành H

của phân tử sinh học -> làm đứt liên kết phân tử ->

thay đổi cấu trúc và chức năng phân tử sinh học

trong tế bào

Trang 58

Trang 59

3 Giai đoạn hóa sinh

enzym -> bị chiếu liều thấp có thể hồi phục.

+ mật độ các chất bảo vệ trong bào tương.

+ mật độ của các enzym sửa chữa.

+ mức độ tổn thương

+ giai đoạn của tế bào trong chu kỳ

+ năng lượng và nhiệt độ trong tế bào

Trang 60

4 Giai đoạn sinh học

- Thời gian: vài giờ – nhiều năm

- Ngăn cản phân chia tế bào

- Sai sót của NST

- Đột biến gen

- Làm chết tế bào

Trang 61

Trang 62

Các tác dụng của bức xạ ở mức

lâm sàng

1. Tác dụng cá thể và tác dụng di truyền

- Tác dụng cá thể: chỉ xảy ra ở cá thể chiếu xạ

- Tác dụng di truyền: xảy ra ở các thế hệ sau

+ tác dụng di truyền xảy ra khi tế bào sinh dục bị tổn

thương và tế bào này được sử dụng để tạo ra thế hệ sau

+ tế bào sinh dục rất nhạy bức xạ

Trang 63

lâm sàng

2 Hiệu ứng ngẫu nhiên và tất nhiên

-Hiệu ứng ngẫu nhiên:

+ khi một cá thể bị chiếu xạ, không thể đoán trước hiệu

ứng có xảy ra hay không

+ khi xét số lượng lớn cá thể bị chiếu xạ, xác suất xảy

ra hiệu ứng tăng theo D

+ không có ngưỡng

+ độ trầm trọng của hiệu ứng không phụ thuộc D

+ ví dụ: ung thư, đột biến, di truyền

Trang 64

+ chỉ xảy ra khi liều vượt quá mức ngưỡng

+ mức độ trầm trọng tăng theo liều.

+ ví dụ: đỏ da, rối loạn NST, chết tế bào.

Trang 65

+ xảy ra ngay sau khi bị chiếu

+ các hiệu ứng sớm đều thuộc hiệu ứng tất nhiên

-Hiệu ứng muộn:

+ xảy ra sau nhiều năm

+ có thể thuộc tất nhiên hay ngẫu nhiên

Trang 66

lâm sàng

Trang 67

lâm sàng

Trang 68

lâm sàng

Trang 69

Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng

sinh học của bức xạ

1. Độ nhạy bức xạ của các tế bào khác nhau

- Độ nhạy phóng xạ phụ thuộc độ chín của tế bào và

mức độ trao đổi chất của tế bào.

- Các tế bào mầm rất nhạy với phóng xạ

- Mô và cơ quan càng trẻ càng nhạy với phóng xạ

- Mức độ trao đổi chất càng cao thì độ nhạy càng

cao

- Tốc độ tăng trưởng của teesbaof và mô càng cao thì

độ nhạy càng cao.

Trang 70

Trang 71

2 Giai đoạn phân bào

Trang 72

3 Liều, phân liều chiếu xạ

Trang 73

Trang 74

4 Hiệu ứng oxy

Trang 76

Quan hệ liều – đáp ứng bức xạ (radiation dose – response relationship,

+ Cơ sở của việc chỉ định liều trong xạ trị

+ Cơ sở của việc đánh giá tổn hại bức xạ

Trang 77

RDRR)

1. Quan hệ liều – đáp ứng của tác dụng ngẫu nhiên

N cho biết xs xảy ra

+ liều thấp, tác dụng ngẫu nhiên

Trang 78

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	2,66 MB