Điện từ trường trong Y học

Quan điểm hóa học của sự sống Cơ sở của chẩn đóan sinh hóa và hóa trị liệu đã lọai bỏ hòan tòan mọi hiệu ứng sinh học khả dĩ của điện từ trường, trừ shock và hiệu ứng nhiệt [2].. Sự phát

ĐIỆN TỪ TRƯỜNG TRONG Y HỌC

Vũ Công Lập, Trần Công Duyệt, Đỗ Kiên Cường

Trung tâm Vật lý Y Sinh học

1 ĐặT VấN Đề

Lịch sử cuả nền văn minh hiện đại gắn liền với việc khámphábản chất của điện từ trường và những phát triển công nghệ tiếp theo đó Không một lĩnh vực khoa học công nghệ và đời sống nào tách khỏi tac động của các điện từ trường mà sinh và y học cũng không phải là ngọai lệ

Điện từ trường trong sinh và y học có một lịch sử khá thăng trầm Thí nghiệm Otto Lowei,

1921, về bản chất hóa học của sự truyền xung thần kinh qua khe synapse đã phủ nhận những quan điểm có ít nhất từ 2000 năm trước công nguyên, khi đá nam châm tự nhiên được dùng rộng rãi trong chữa bệnh [1] Quan điểm hóa học của sự sống (Cơ sở của chẩn đóan sinh hóa

và hóa trị liệu) đã lọai bỏ hòan tòan mọi hiệu ứng sinh học khả dĩ của điện từ trường, trừ shock và hiệu ứng nhiệt [2]

Sự tái sinh thực sự bắt đầu từ năm 1957 nhờ khám phá hiệu ứng áp điện của xương (Piezoelectric effect) bởi Fukuda và Yasuda [3]: Dưới tác dụng của áp lực cơ học – mà xương luôn phải chịu đựng – trên bề mặt xương xuất hiện các điện thế áp điện Vai trò của các thế đó được nhà phẫu thuật chỉnh hình Hoa kỳ như Bassett, Becker (Cựu cố vấn các khoa học y sinh Đại học New York, hai lần được đề nghị tặng giải Nobel) làm sáng tỏ: Cùng nhiều điện thế sinh học khác chúng điều khiển các quá trình sinh và hủy xương, tạo cở sở cho xương phát triển đúng “quy cách” [4] Năm 1978, Cơ quan Quản trị Thực phẩm và Dược phẩm Hoa kỳ (FDA) đã đưa ra sự thừa nhận chính thống, khi cho phép sử dụng các thiết bị từ trường xung trong chấn thương chỉnh hình [4,5] Trên cơ sở đó, một quan điểm mới đã hình thành, làm phong phú thêm bản chất hóa học của sự sống: Sự sống không chỉ là các quá trình hóa học mà còn là các quá trình điện từ Sự phát triển của từ trị liệu, pháp chẩn đóan bằng các từ đồ, các kỹ thuật phổ và ảnh của cộng hưởng từ, ảnh hưởng của các điện từ trường tự nhiên và nhân tạo lên đối tượng sống… đều có cơ sở khoa học ở quan điểm điện từ như trên [2] Từ trị liệu trở thành một phương pháp phổ biến, với sự xuất hiện ngày càng nhiều chủng lọai máy khác nhau Ví dụ: năm 1991, Bộ công nghiệp Y tế Liên xô đã giới thiệu 9 lọai thiết

bị đa dạng về mẫu mã và chất lượng Các nước như Đức, Italia đều có mẫu máy riêng của mình Bài viết này nhằm cung cấp cái nhìn tòan cảnh một lĩnh vực khoa học rộng lớn hiện còn chưa được đánh giá đúng mức ở Việt nam

2 Từ TRƯờNG CủA CÁC ĐốI TƯợNG SINH HọC

2.1 Nguồn gốc:

Về nguyên tắc, ở đâu có dòng điện thì ở đó có từ trường Vì thế tương ứng các điện đồ (Điện tim, điện não, điện cơ….), ta cũng có các từ đồ (Từ tim, từ não, từ cơ…) mang nhiều thông tin có ý nghĩa trong chẩn đóan Ngòai ra còn có từ phế đồ có nguồn gốc từ bụi than, kim lọai…trong phổi những người dễ mắc bệnh bụi phổi [6]

2.2 Đặc điểm

Khác với các điện đồ được dùng trong chẩn đóan từ lâu, từ đồ mới được phát triển trong khỏang hơn mười năm trở lại đây Nguyên nhân là kỹ thuật đo Chỉ nhờ các thiết bị Giao thoa – Lượng tử Siêu dẫn SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) , với độ nhạy đạt đến mức 10-14 Testla, mà các từ đồ mới được nhận chân vì những điểm dị thường sau đây:

a Cường độ từ trường của các cơ quan trong cơ thể cực kỳ nhỏ bé, hàng triệu lần nhỏ hơn từ trường trái đất, vốn cũng là một trường rất yếu (cường độ 0,5 Gausse, trong khi ở phép chụp ảnh cộng hưởng từ, cường độ phải đạt ở mức 10.000 Gausse), (bảng 1)

Bảng 1: Cường độ từ trường các cơ quan trong cơ thể so với một số trường tự nhiên [7]

Cơ quan Cường độ từ trường (Gauss)

Độ nhạy của từ kế SQUID

Não

Cánh tay

Tim

On từ thành phố

Từ trường trái đất

<10-10

10-9 5x10-7

<10-6

10-3 5x10-1 Ghi chú: 1 Tesla tương đương 104 Gauss (trong không khí)

b Mặc dù cường độ nhỏ bé, các từ trường sinh học có độ thăng giáng rất mạnh, khiến cho việc đo đạc càng thêm khó khăn

2.3 Thiết bị đo:

Sơ đồ khối của thiết bị xác định được mọi từ trường của cơ thể được cho ở hình 1

Hình 1: Sơ đồ khối của thiết bị xác định từ trường cơ thể

2.4 Ý nghĩa chẩn đóan:

Trong các từ đồ, từ não đồ và từ tim đồ có nhiều ứng dụng hơn cả Khác với điện não, từ não

có thể xác định chính xác các lưỡng cực dòng trong não theo không gian, cho phép nó cung cấp được những thông tin về vị trí của các tổn thương bệnh lý [8,9]

Còn trong từ tim, do sử dụng một hệ đầu đo (Detector) 36 vị trí mà lượng thông tin thu được lớn hơn trong điện tim, cho phép chẩn đóan sớm hơn điện tim và cả trong những trường hợp điện tim không mang thông tin có ý nghĩa [6,7,10,11]

Nhược điểm của các từ đồ là chi phí cao

3 Tác dụng của từ trường trái đất lên các đối tượng sống

Từ trường trái đất tuy cường độ rất yếu (0,5 Gauss) nhưng có vai trò qua trọng trong nhiều quá trình sống Với nhiều lọai sinh vật, như vi khuẩn, các nhuyễn thể biển, ong mật, cá voi,

bồ câu… trường đia từ giúp chúng định hướng và di cư [1, 12,13,14] Chúng “đo đạc” trường địa từ nhờ cấu trúc đặc biệt, chứ nhiều tinh thể sắt từ Fe3O4 và các liên hệ thần kinh phức tạp

Với các động vật có vú, đặc biệt trên người, m61i tương quan còn mang nhiều ý nghĩa hơn Xuất phát điểm là nghiên cứu của giáo sư Becker, một thời gian dài là cố vấn các khoa học y sinh đại học New York, chuyên gia hàng đầu về điện từ sinh học Theo dõi sự nhập viện của 28.642 bệnh nhân trong 4 năm, nhóm nghiên cứu đã tìmthấy mối tương quan có ý nghĩa thống kê giữa những thăng giáng trường địa từ và tần suất nhập viện [15], trong đó lý thú nhất là chu trình 28 ngày Những nghiên cứu tiếp theo cũng cho thấy, tần suất các rối lọai tâm thần, các ca cấp cứu, cơn đột quỵ, và nhiều nhịp sinh học (Chẳng hạn nhịp ngưỡng đau)

có liên quan trực tiếp với những thay đổi của từ trường trái đất [16,17,18,19] Nói chung, sau thí nghiệm của Waver [20], vai trò điều nhiệp của trường địa từ đã được khẳng định chắc chắn (Trong các buồng tối, nhịp 24 giờ của người và vật thực nghiệm vãn được duy trì Dùng một trường điện từ ngòai làm nhiễu lọan trường điện từ địa phương, các nhịp sinh học

bị mất đồng bộ hóa, chúng được phụ hồi nhờ một trường khác tác dụng theo chu trình đóng ngắt 12:12 giờ)

Nghiên cứu hồi qui của tiến sĩ tâm lý Persinger cũng rất đáng chú ý Dùng thang trắc nghiệm tính cách và khả năng (Personality and Ability Testing) của đại học Laurent, Canada Tác giả nhận thấy một tương quan tuy yếu nhưng đủ tin cậy về mặt thống kê giữa mức độ ưu tư của

200 sinh viên và họat tính địa từ một ngày trước ngày sinh của họ [19] Kết luận trên được Ossenkopp và Nobrega khẳng định khi dùng các tiêu chuẩn đánh giá khác [21] Từ những thí nghiệm trên, có thể rút ra kết luận, những ai sinh tại thời điểm có bão từ (trong phạm vi hai ngày trước khi sinh) sẽ có tính cách ưu tư trên trung bình

Mặt trời và mặt trăng đều có thể ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp lên từ trường trái đất, và

do đó lên các đồi tượng sinh học Các tai biến tim mạch là ví dụ rõ ràng nhất về ảnh hưởng của bão từ (Do các vụ nổ trên mặt trời) [1, 19].tác dụng của các từ trường liên hành tinh lên diễn biến phản ứng hóa học (sự thủy phân của bismuth chloride[22]) và lên các quần thể vi sinh vật (ngưng kết các trực khẩn thương hàn [23]) là rõ ràng và không thể bác bỏ nhờ một phương pháp luận đơn giản: các ảnh hưởng trên sẽ mất khi dung buồng cách từ

Vấn dề cần giải quyết là cơ sở khoa học của những thực tế khách quan trên Câu trả lời dựa trên mẫu điện từ của sự sống[1,2] Cũng dã xác định được rằng, “giác quan từ” đặc hiệu của cơ thể chính là tuyến tùng( pineal gland), một tuyến thần kinh nội tiết đặc biệt, chi phối họat động của cả hệ thần kinh ung ương và chức phận nội tiết [24] Vai trò sinh lý và dược lý của nóđa dạng không một tuyến nội tiết nào so sánh được, đến mức nó được mệnh danh là” tuyến quản lý” (master gland) của cơ thể [25,26] Điều không kém ý nghĩa là nó đo đạc chính xác mọi thăng giáng của từ trường trái đất, một trường cũng có chu trình 24 giờ như chu trình sáng tối[24] Nó chính là cánh cửa(gateway) nối cơ thể với các biến động vật lý của môi trường, trướt hết và quan trọng nhất là các trường địa từ[24,25] Nó là điểm chốt dể giải thích mối giao hòa giữa con người, thiên nhiên và vũ trụ

4 Ứng dụng điện từ trường trong sinh và y học

Ưng dụng của điện từ trường trong sinh và y học có thể phân lọai như sau : ứng dụng của các vật liệu từ, ứng dụng của các điện từ trường (tự nhiên hay nhân tạo) và ứng dụng của nước từ hóa Ơ đây chỉ quan tâm tới các khía cạnh sau:

4.1 ứng dụng của vật liệu từ:

vật liệu từ đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu và thực hành y sinh học Một thống kê không đầy đủ là như sau[2]:

 lấy các dị vật kim lọai trong mắt và một số cơ quan

 dùng từ lực nắn chỉnh lồng ngực dị dạng trẻ em và chỉnh răng

 vật ghép nam châm chống tắc nghẽn mạch tái khai thông và sau nối mạch máu

 chất lỏng từ làm chất cản quang tia x

 định hứơng thuốc tới vùng cần điều trị bằng từ trường ngòai

 thấu nhiệt sắt từ siêu cao tần trong nhiệt trị ung thư

 hạt nam châm trong nghiên cứu cấu trúc nội bào

 hạt nam châm siêu vi kết hợp với kháng thể để hấp thụ chọn lọc lên tế bào cần tác động

4.2 ứng dụng của các điện từ trường ngòai:

điện từ trừơng ngòai có thề dùng cả trong chuẩn đóan và điều trị Trong chuẩn đóan, ngòai các phương pháp cộng hưởng từ sẽ được trình bày ở phần sáu, phương pháp dùng kích thích từ để đánh giá hệ thần kinh trung ương và ngọai biên cũng phát triển mạnh [27,28] Ưu điểm so với kích thích điện là kỹ thuật không tiếp xúc, không đau cho bệnh nhân Các điện từ trường ngòai trong điều trị là cả một vấn đề lớn, cần được khảo sát trong một phần riêng

5 Từ trị liệu – Khả năng và hiện thực

Như đã nói ở trên, từ trị liệu có cơ sở khoa học ở bản chất điện từ của sự sống, vì suy cho cùng, bản chất hóa học của chất sống đều có thể quy về các tương tác điện từ(liên kết hydro, liên kết đồng hóa trị, liên kết ion, liên kết kỵ và ưa nước,…) Khi đó chuẩn đóan bằng các từ trường nội sinh (các từ đồ) và điều trị bằng các điện từ trường ngòai là tự nhiên và hợp lôgic

5.1 Tác dụng sinh học của từ trường ngòai:

tùy theo các đặc trưng vật lý như cường độ, tần số, dạng trường…mà từ trường có thể biểu hiện tác động sinh học đa dạng, trong đó quan trọng nhất là[1,2,4,5,29,30,31,31]:

* hiệu ứng sơ cấp là các kháng phù nề, do khả năng chuẩn hóa điện thế màng tế bào và phục hồi họat tính enzyme

* tác dụng thứ cấp là giảm đau, kháng viên do giảm các chất trung gian gây viêm( histamine, prostaglandines…) và ức chế các sợi thần kinh dẫn truyền đau( sợi c, theo thuyết kiểm sóat cổng của melzack vàwall0

* tăng giải phóng endorphins và catecholamines…

* giãn mạch

* điều chỉnh huyết áp

* kích thích miễn dịch

* kích thích tái sinh mô mền, mô xương và thậm chí là cả thần kinh trung ương và ngọai biên

Vì thế các điện từ trường với tham số vật lý phù hợp được ứng dụng rộng rãi trong nhiền chuyên khoa: thần kinh , da liễu, chấn thương y học thể thoa, vậ lý trị liệu và y học phục hồi…với tư cách điều trị độc lập hay kết hợp( với các tác nhân vật lý và hóa học khác)

5.2 kết quả lâm sàng:

Đánh giá kết quả của từ trị liệu trong một bài báo là điều không thể thực hiện, ở đây chỉ đưa ra một số kết quả điển hình, qua các ví dụ sau

ví dụ 1: từ trị liệu trong chấn thương chỉnh hình

Như đã trình bày ở trên, bản chất và ý nghĩa của hệ tín hiệu điện từ nội sinh do hiệu ứng

áp điện trong xương đã được nhận chân và có ý nghĩa lớn Ngòai thế áp điện trên, còn tồn tại nhiều lọai điện thế khác tác tác động lên hệ xương như thế bán dẫn một chiều dc chạy dọc các tế bào schwann-loại tế bào quanh thần kinh(perineural) bao bọc các sợi thần kinh ngọai biên, điện thế chảy điện thế lắng… chúng đều tham gia vào quá trình sinh và hủy xương, như có thể thấy từ

sơ đồ sau:

Chính sơ đồ trên cho phép giải thích được các hiện tượng quen thuộc với các nhà chấn thưong và chỉnh hình, như sự nắn chỉnh của xương, khả năng sữa chũa các can xương lệch (nhất là ở trẻ em) lõang xương do thiếu vận động do điều kiện phi trọng lượng ( với nhà du hành vũ trụ)… Tuy nhiên ý nghĩa thực tiễn của nó còn lớn hơn nhiều, khi các tín hiệu không đặc hiệu ngọai sinh

có thể dùng để kích thích sự tái tạo mô xương, như sơ đồ sau chỉ rõ [31]:

Có ba phương pháp dùng kích thích điện ngoại sinh trong chấn thương đã đượ FDA cho phép dùng trong lâm sàng từ 1978:1 cấy điện cực dùng dòng một chiều, 2 cảm ứng điện dung và 3 cảm ứng điện từ, với tỉ lệ thành công tương đương Tuy nhiên phương pháp cấy điện cực ít được dùng do phải mổ hai lần (cấy và lấy điện cực) và không chỉ định được trường hợp gây nhiễm trùng Phương pháp cảm ứng điện dung mới chỉ áp dụng trên một số lượng bệnh nhân không lớn [4,5,31] Còn lại là phương pháp cảm ứng điện từ, với nhiều ưu điểm vượt trội [4,5,31,33]

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp là đơn giản và kinh tế Do tính chất không can thiệp (Noninvasive), bệnh nhân có thể mang một kích thích gọn nhẹ (<2kg) trong một thời gian dài, với mức chi phí thấp( ở Việt Nam khỏang 500 ngàn đồng so với mức 2000USD tại Hoa Kì) Ưu điểm quan trọng khác là hiệu quả cao (cỡ 80%) và chỉ định được cả trong các truờng hợp nhiễm trùng Nó dùng được cho trường hợp kết hợp với mổ ghép xương hoặc mổ ghép xương không thành công Chỉ tính riêng tại trung tâm chấn thương – chỉnh hình của Bassett (Đại học columbia, Hoa Kì), trong giai đọan 1978-1989 [4] đã có tới hơn một trăm ngàn bệnh nhân tổ thương xương khớp, chủ yếu là chậm và không liền xương đã được điều trị bằng phương pháp này

Tại Việt Nam, ngoài các chỉ định truyền thống(gãy mới, gãy xương cũ chậm và không liền, khớp giả xương chày bẩm sinh, họai tử đầu xương đùi ….) Nhóm nghiên cứu của Trung

Họat tính điện sinh học Phân chia và di cư tế bào

Hình thành

Các tín hiệu nội

/ngọai sinh

Bộ biến đổi sinh học (Biotransducer)

Hình thành tín hiệu điện

Hình thành/tiêu bút

xương phù hợp

vớiđịnh luật Wolff

Tín hiệu điều khiển các tế bào trung mô tham gia các quá trình tạo và hủy cốt bào

Các kích thích

không đặc

hiệu

tâm Vật lý Y Sinh học còn ứng dụng phương pháp kết hợp nắn chỉnh ngọai vi để kéo dài chi nhằm mục đích tăng chiều cao cho người bệnh với kết quả ban đầu đáng khích lệ [33,34] Đây là một đóng góp mới của Việt Nam Đề tài đang tiếp tục được triển khai

Ví dụ 2: Điện từ trị liệu trong tái sinh thần kinh ngọai biên và trung ương

Ngay từ 1981, Borgens và cộng sự đã công bố kết quả kích thích tái sinh tủy sống bằng phương pháp cấy điện cực [35] Sau đó là kết quả kích thích tái sinh dây thần kinh hông bị cát ngang và làm lạnh [36] Ngay cả các tổn thương trung ương( vùng hippocampux chuột cống) cũng có thể tái sinh bằng phương pháp cấy điện cực( đánh giá theo họat tính acetyl – cholinesterasevà khả năng định vi trên một tấm phẳng nhấn chìm trong nước) [30] Tuy nhiên kết quả dùng từ trị liệu điều trị chấn thương tủy sống cấp thực nghiệm và lâm sàng của nhóm tác giả Alma – Ata (Cadăcstan) có ý nghĩa không chỉ trong thực hành mà cả trong lý luận cơ bản [29]:

Trên động vật thực nghiệm ( chuột) các tác giả tạo chấn thương cấp bằng cắt ngang đứt hòan toàn tủy sống Vết cắt chỉ được sử lý ngoại khoa mà không dùng bất cứ tác nhân kích thích hóa học nào khác Ở nhóm dùng từ trị liệu, thời gian sống trung bình của động vật tăng một cách

rõ ràng so với nhóm chứng (26,1 ngày so với 14,6 ngày, với p < 0,01) Quan trọng hơn là 56% động vật phục hồi chức năng vận động, thể hiện ở họat tính điện cơ và khả năng họat động (được quay phim) Nghiên cứu hình thái bằng kính hiển vi điện tử cho thấy, cac sợi thần kinh đã được tái sinh và xuyên qua được vết cắt Chính vì vậy động vật có khả năng sống sót và phục hồi cao,

có khi cá thể 114 ngày sau tổn thương vẫn sống với sự phục hồi chức năng đầy đủ

Trong trường hợp cực hạn, khi một đọan tủy sống cỡ 0,6 mm bị cắt bỏ và thay bằng lòng đỏ trứng gà (dùng làm chất nuôi), sự tái sinh vẫn tiếp diễn dưới tác dụng của từ trường ngòai, như nghiên cứu hình thái chỉ rõ (hình 2)

Hình 2: Các sợi thần kinh tái sinh qua vết cắt

Trong lâm sàng, nhóm tác giả trên đã điều trị cho 76 bệnh nhân tổn thương cột sống cấp bằng từ trị liệu kết hợp điều trị phục hồi kinh điển (nhóm chứng 104 người dùng phương pháp kinh điển) Tuy tỷ lệ tử vong là tương đương (nghiên cứu: 14,47%, chứng 15,38%), nhưng tỷ lệ phục hồi chức năng vận động và cảm giác giữa hai nhóm là khác biệt một cách đủ tin cậy (76,32% so vỗi,15%, p<0,01) Kết quả thực nghiệm và lâm sàng trên mở ra một triển vọng lớn trong y học,

vì quan điểm truyền thống vẫn cho rằng có 3 cơ chế phục hồi sau chấn thương hệ thần kinh TW:

ồi hòan, tái sinh và bù chức năng, trong đó vai trò của tái sinh là không có ý nghĩa về lâm sàng [29] Những nghiên cứu mới nhất trong lĩnh vực điện từ sinh học cho thấy cần xem xét lại quan điểm trên cả ở lý thuyết cơ bản và thực hành điều trị

Ví dụ 3: Từ trị liệu trong bệnh cao huyết áp

Dùng nam châm từ hình xuyến với cảm ứng bề mặt 16mT, nhóm tác giả do Ivanov đứng đầu đã điều trị kết hợp cho 121 bệnh nhân cao huyết áp vô căn giai đọan II ít đáp ứng với hóa trị liệu (nhóm Placebo 26 người) [37] Kết quả thu được ở bảng 2

Dạng tăng động học (hyperkinetic) Dạng giảm động học (hypokinetic) Chỉ số

Ban đầu Sau 1 lần Sau cả Ban đầu Sau 1 lần Sau cả

đợt đợt

Huyết áp max, mmHg

Min, mmHg

Thể tích tống máu

Thể tích phút, l/min

Trương lực ngọai vi,

din.cm/s

Nhịp tim/min

196,5±3,1 115,0±2,5

210,1±6,3 12,9±0,9

930,5±86 68±2,1

142,0±2,2

* 91,5±2,3

*

167,9±4,3

* 12.2±0,8

728,0±59 70±2,2

142,5±1,9

* 90,1±0,9

*

99,5±2,0

* 6,3±0,3

*

1399±82

* 72±2,3

189,3±5,9 108,6±4,2

92,9±2,9 6,9±0,3

1813±179 78±2,7

145,7±4,7 +

102,6±2,4

94,2±4,3 6,7±0,3

1510±98 77±1,9

140,1±2,5

* 92,5±1,6 +

106,0±4,7 +

7,3±0,3

1255±23 +

71±1,6 ++

Trong đó: dấu * ứng với p,0,05, + ứng với p<0,02, ++ ứng với p<0,001

Ở nhóm từ trị liệu, 69% bệnh nhân huyết áp hạ xuống mức bìnhthường (nhóm placebo chỉ 31%) lượng thuốc giảm 3-4 lần (nhóm placebo lượng thuốc tăng 26% sau 3-4 ngày)

Qua bảng trên có thể thấy rõ, từ trị liệu chuẩn hóa các chỉ tiêu bị thay đổi, trong khi không hề ảnh hưởng tới các chỉ tiêu bình thường (ví dụ ở nhóm tăng động học với trương lực ngọai vi thấp, từ trị liệu có tác dụng tăng, từ 930 đến 1399; trong khi ở nhóm giảm động học với trương lực ngọai vi cao, từ trị liệu có tác dụng giảm, từ 1813 xuống 1255) Tác dụng hai chiều như vậy được giải thích bằng cơ chế điều khiển TW[2]

5.3 Kết luận:

Từ trị liệu là một phương pháp nhiều triển vọng của Vật lý trị liệu dưới ánh sáng mới (mẫu điện

từ của sự sống) Nólàmột bổ sung tốt cho hóa trị liệu đang chiếm ưu thế trong lâm sàng, vì như Hippocrate đã quan niệm”Bệnh là cuộc đấu tranh giữa chất gây bệnh và khuynh hướng tự hồi phục tự nhiên của cơ thể [1] Hóa trị liệu quan tâm chủ yếu và có tác dụng tốt tới “chất gây bệnh”, trong kh từ trị liệu và Vật lý trị liệu quan tâm và có tác dụng tốt tới sự tự chữa bệnh của

cơ thể Kết hợp các trị liệu trên, có thể giảm lượng dược phẩm phải dùng và đạt hiệu quả cao hơn từng trị liệu riêng biệt [1,2,38]

6 Các phương pháp cộng hưởng từ – Cơ sở và ứng dụng

Các phương pháp cộng hưởng từ (hạt nhân và điện tử) thực ra cũng không xa lạ với thực tế ở Việt nam Đầu những năm 80, cộng hưởng từ điện tử đã được ứng dụng với các thiết bị tại Đại học Tổng hợp và Đại học Bách khoa Hà nội để nghiên cứu các gốc tự do, nhắm đánh giá tác dụng của bức xạ ion hóa lên cơ thể sống, đánh giá mức tổn thương, khả năng phục hồi cũng như tác dụng bảo vệ hay điều trị của một số lọai thuốc

Tuy nhiên, trên phạm vi tòan thế giới, vấn đề thời sự hiện nay là phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonance) Trong y học, nó có hai ý nghĩa quan trọng Thứ nhất, đây là phương pháp tạo hình mới xuất hiện từ 10 năm trở lại đây và đang có khả năng phát triển rất mạnh Theo chuyên gia cao cấp của OMS Sieberg H (Vào làm việc với

Bộ y tế Việt nam từ 5-15 tháng 6 năm 1993), đến tháng 10/1993, tên tòan thế giới có 3850

thiết bị NMR, sau một năm số thiết bị đã đạt khỏang 5000, trung bình 1 thiết bị / 1 triệu dân Thứ hai, có thể sử dụng NMR như một công cụ phân tích để nghiên cứu đánh giá in vivo các chất, cả định tính và định lượng, cũng như sự khu trú chúng ở từng loại mô riêng biệt Tóm lại, cả phương pháp tạo hình và tạo phổ NMR đều có thể mang lại những lợi ích to lớn trong

y học

6.1 Nguyên lý của phương pháp:

Phương pháp này có thể ứng dụng cho mọi hạt nhân nguyên tử có số lẻ các proton, có nghĩa

có moment từ riêng Tuy nhiên, trong thực tế hạt nhân nguyên tử hydro đóng vai trò quan trọng hơn cả trong kỹ thuật tạo hình

Mỗi proton trong hạt nhân đều có moment từ riêng, ở trạng thái bình thường (không kích thích), các moment có phân bố hòan tòan hỗn lọan theo các quy luật xác suất (hình 3) Trong

từ trường hỗn lọan theo các phân bố cùng hay ngược chiều với trường ngòai (hình 4), vớ sự chênh lệch theo hai hướng là 1 ppm (1/1.000.000proton) Nếu nhớ rằng trong 1 cm3 có 1022 proton thì số proton chênh nhau là rất lớn, đến 1016 hạt, đủ tạo thành một cường độ tín hiệu lớn, nếu chúng được sử dụng làm nguồn tín hiệu nghiên cứu [39]

Về mặt định lượng, khi có mặt từ trường ngòai, có sự tách mức năng lượng của hạt nhân:

∆E = 2.µ = h.ω

Trong đó: µ là moment từ hạt nhân

B là từ trường ngòai

h là hằng số Planck

ω là tần số dao động kiểu con vụ của spin (hình 5)

Hình 3:Phân bố xác xuất moment từ của các proton trong nhân

Nếu gửi tới một sóng điện từ vùng tần số vô tuyến (sóng radio), thì sóng sẽ trở thành yếu tố kích thích hạt nhân và sóng kích thích đó sẽ làm thay đổi định hướng ban đầu của moment từ hạt nhân trong từ trường ngòai B đã tác động trước Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi thỏa mãn hệ thức:

ζ= γ B

Trong đó: γ là hệ số tỷ lệ, bằng 42,5 MHz / Tesla cho hạt nhân Hydro

ζ là tần số phát của trường kích thích

Như vậy tùy thuộc vào giá trị của trường ngòai B mà chọn tần số sóng radio thích hợp để đạt được sự cộng hưởng và ngược lại

Hiện nay người ta hay dùng tổ hợp của hai xung kích thích: Xung 90 ( làm từ trường định hướng ban đầu của moment từ hạt nhân quay một góc 90o) và xung 180 (quay góc 180o) Phối hợp hợp lý các xung kích thích này, hạt nhân của nguyên tử Hydro sẽ phát ra một xung dạng phản hồi (echo), vớ biên độ tín hiệu được mô tả bằng công thức:

…

Với: S là biên độ xung

ρ là mật độ hạt nhân hydro

TE là thời gian tạo echo

TR là thời gian lặp lại trạng thái ban đầu (khi ngừng xung kích thích, các moment từ hạt nhân sẽ quay về định hướng ban đầu trong từ trường B Sự quay trở về này còn được đặc trương bời 2 thời gian phục hồi: T1 – thờigian phục hồi do tương tác mạng- spin qui định và thời gian phục hồi T2 do tương tác spin – spin quy định)

Trong công thức trên, ρ, T1 và T2 là các tham số của mô, phụ thuộc vào trạng thái sinh lý của cơ thể, TR và TE là các tham số đo trên thiết bị Bằng các thiết bị và chương trình thích hợp với những thamsố chọn trên thiết bị thích hợp, người ta có thể tạo hình dựa trên tín hiệu thu được Đây là thiết bị cắt lớp có nhiều ưu điểm nổi bật

6.2 Ứng dụng thực tiễn:

Cộng hưởng từ hạt nhân hiện được dùng nhiều cả trong phân tích phổ và phân tích hình Xin đưa một số ví dụ điển hình sau:

Ví dụ 1: Phổ học cộng hưởng từ hạt nhân

Như đã nói ở trên, phân tích phổ NMR cho phép đánh giá định tính và định lượng in vivo nhiều lọai chất trong cơ thể có hydro và phospho Vì thế nó rất tiện dụng khi theo dõi ATP, bản vị năng lượng của tế bào Điều quan trọng hơ là phép phân tích phổ như vậy không tách rời khỏiphép tạo hình cộng hưởng từ MRI (Magnetic Resonance Imaging), (xem hình 6)

Ví dụ 2: Phép chụp mạch NMR:

Khác với chụp mạch X-quang, chụp mạch NMR không cần phải tiêm chất cản quang, nên tạo nmhiều thuận lợi cho cả thầy thuốc và bệnh nhân Vì trong mạch có nhiều nước, nên các tín hiệu cộng hưởng xuất phát từ nhân hydro là rất mạnh (hình 7)

Cũng cần chú ý rằng so với các phương pháp tạo hình khác (X quang và siêu âm), phương pháp NMR chưa phổ biến bằng vì hai lý do: Mới phát triển nên kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều và giá thành cao Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn của các nước tiên tiến, phép tạo hình chỉ