TÓM tắt bài bức xạ ION hóa và cơ THỂ SỐNG

Hai loại hạt vi mô: có và không có điện tích • Bức xạ có bản chất sóng điện từ hay là dòng các photon truyền qua không gian có năng lượng E = hf Hiện tượng phóng xạ Là hiện tượng hạt nhâ

TÓM TẮT BÀI BỨC XẠ ION HÓA VÀ CƠ THỂ SỐNG

Bức xạ i ôn hóa

• Bức xạ ion hóa là bức xạ có năng lượng đủ lớn để khi tương tác với nguyên tử, phân tử

có thể giải phóng điện tử ra khỏi liên kết chắc với nguyên tử của chúng à nguyên tử, phân tử mất điện tử và trở thành ion hay là bị ion hóa

Bản chất của các loại bức xạ ion hóa

Phân loại

• Bức xạ có bản chất là chuyển động của các hạt vi mô có khối lượng tĩnh Năng lượng của bức xạ ở dạng động năng của các hạt này Hai loại hạt vi mô: có và không có điện tích

• Bức xạ có bản chất sóng điện từ hay là dòng các photon truyền qua không gian có năng lượng E = hf

Hiện tượng phóng xạ

Là hiện tượng hạt nhân nguyên tử

• HOẶC tự biến đổi để trở thành hạt nhân nguyên tử của nguyên tố khác

• HOẶC từ một trạng thái năng lượng cao về một trạng thái năng lượng thấp hơn

và trong quá trình đó phát ra bức xạ ion hóa

Các đồng vị

• Hạt nhân của một nguyên tố chứa số proton Z xác định nhưng có thể chứa số neutron

N khác nhau à số khối A khác nhau

• Các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số neutron trong hạt nhân gọi là các

đồng vị

• Một nguyên tố có thể có vài đồng vị, tự nhiên và nhân tạo

• Các đồng vị có tính chất hóa học giống nhau nhưng tính chất vật lý khác nhau

• Các đồng vị có thể bền hay không bền Đồng vị không bền có tính phóng xạ và gọi là đvpx

Các tia phóng xạ cơ bản

• Phân rã α, β+, β −, γ

• Phổ tia α đơn năng (chất phóng xạ nhất định khi phân rã phát ra các tia α có cùng năng lượng), phổ tia β đa năng (chất phóng xạ nhất định khi phân rã phát ra các tia β

nhiều mức năng lượng tạo phổ liên tục) Năng lượng của tia chính là động năng của

các hạt này

• Tia ( β-) được kí hiệu là -1e0 tức là electron còn tia ( β+) được kí hiệu là 1e0 tức là

positron

So sánh tia X và tia gamma

• Tia X và gamma đều là các bức xạ ion hóa dạng sóng điện từ hay là các photon năng lượng cao di chuyển qua không gian

• Có khả năng xuyên sâu, dễ dàng xuyên qua cơ thể

• Khác biệt: Tia X không phát ra từ hạt nhân nguyên tử

Hoạt độ phóng xạ

• Hoạt độ của một nguồn phóng xạ là số nguyên tử bị phân rã (biến đổi bản chất) trong một đơn vị thời gian

• Đơn vị hoạt độ SI là Becquerel (Bq)

1 Bq = 1 phân rã / 1 giây

• Đơn vị phổ biến khácà Curie (Ci)

• Curie là hoạt độ của 1 gram of radium-226,

1 Ci = 3.7 x 1010 Bq

Các qui luật phân rã phóng xạ

• Tại thời điểm 0 lấy làm mốc và thời điểm t , số hạt nhân có tính phóng xạ của nguồn

tương ứng là N0 và Nt

• Trong thời gian dt, số hạt nhân phân rã là -dN t tỷ lệ với N t và dt

– dN t = λ.N t dt , trong đó λ - hằng số phân rã Giải pt vi phân à

à N t = N 0 e – λ t

• Hoạt độ của nguồn tại thời điểm t

q= -dN t /dt =λN t

Chu kì bán rã

• Chu kì bán rã T là khoảng thời gian mà số hạt nhân có tính phóng xạ của nguồn giảm xuống một nửa

• N T = N 0 / 2 à λT= ln2

à T=ln2/λ

Bài tập minh họa:

Theo định nghĩa đơn vị Ci là hoạt độ của 1g Ra -226, biết rằng hoạt độ 1Ci = 3.7x 10 10 Bq Hãy tính chu kì bán rã của Ra-226.

Gợi ý: 1g Ra-226 có chứa bao nhiêu nguyên tử Ra-226 có tính phóng xạ? Biết số lượng N t

này rồi, biết hoạt độ q ta tìm ra λ theo công thức q = λ N t Biết λ tính ra T

Mật độ bức xạ

• Mật độ bức xạ tại một điểm trong không gian là số tia phóng xạ truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền của chùm tia tại điểm đó trong một đơn vị thời gian

• Nếu nguồn phát n tia phóng xạ trong 1 giây đều theo mọi hướng mật độ tia phóng xạ tại cách nguồn khoảng R :

J = n / 4πR2

• mật độ bức xạ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách tới nguồn

Cường độ bức xạ

• Cường độ bức xạ tại một điểm trong không gian là năng lượng do chùm tia phóng xạ tải qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền của chùm tia tại điểm đó trong một đơn vị thời gian

• Nếu các tia phóng xạ có năng lượng không giống nhau thì:

I= Σ Ji.Ei ,

Ei – năng lượng mỗi tia phóng xạ và Ji – mật độ riêng của tia phóng xạ đó

• Đơn vị (W/m2)

Tương tác của tia α , β với vật chất

• Chủ yếu tương tác với điện tử quĩ đạo do lực tĩnh điện, tương tác với hạt nhân khó xảy

ra và không xét Các hạt α , β khi tương tác với điện tử vật chất mất dần năng lượng ( động năng ) sau mỗi lần tương tác

• Do kích thước, điện tích lớn các hạt alpha có xác suất va đập với các điện tử trong vật chất lớn à nhanh chóng mất động năng à Khả năng đâm xuyên của tia alpha kém (quãng chạy R ngắn) Bị chặn bởi tờ giấy hay lớp da ngoài cùng

• So với alpha các hạt Beta (là electron) có sác xuất tương tác với các điện tử quĩ đạo nhỏ hơn nhiều à Khả năng đâm xuyên lớn hơn hạt alpha (quãng chạy R lớn hơn tia

α ) Có thể xuyên qua đến gần 1 cm nước hoặc mô cơ thể Có thể chặn tia Beta bởi một

lá nhôm mỏng

Tương tác của tia γ, tia X với vật chất

• Bị hấp thụ bởi vật chất do tương tác với vật chất theo các cơ chế khác nhau có bản chất khác lực tĩnh điện

• 3 cách thức tương tác – hiệu ứng quang điện, tạo cặp, Compton (chỉ cần biết qua)

• Qui luật giảm cường độ tia khi qua lớp vật chất hấp thụ

I = I0 e– µ x

• Tấm chì vài millimét có thể chặn được tia X

• Tuy nhiên có thể cần đến lớp bê-tông 1 mét hoặc tấm chì 10 cm để chặn tia gamma

• bề dày hấp thụ một nửa – làm giảm cường độ chùm tia xuống một nửa

Tương tác của Neutron với vật chất

• Tán xạ đàn hồi: vì neutron không có điện tích nên nó không tương tác với điện tử, nó

va đập với các hạt nhân bia như trong trong trò bi-aà mất dần năng lượng Tán xạ đàn

hồi dễ xảy ra với các hạt nhân nhẹà các vật liệu chứa nhiều H như paraffin, nước,

bê tông hấp thụ tốt neutron do đó dùng che chắn trong lò phản ứng hạt nhân

• Tán xạ không đàn hồi: neutron thí dụ khi đi qua kim loại nặng làm phát ra tia gamma

à kim loại nặng nói chung không thể che chắn neutron

• Phản ứng bắt neutron

 n + 10B à α + 7Li

o Pha B trong các kim loại có thể hấp thu tốt neutron vì tia alfa phát ra sau đó không đi tiếp xa được

 n + 58Fe à γ + 59Fe

o Thép không thể che chắn neutron vì phát ra gamma sau khi hấp thụ neutron

Nguyên lý ghi đo bức xạ ion hoá

 Dựa vào phản ứng hoá học: bức xạ ion hoá gây nên các phản ứng hoá học trên phim ảnh

 Dựa vào các hiệu ứng vật lý: tương tác của bức xạ ion hoá với vật chất gây nên

 sự ion hoá chất khí à hiện tượng dẫn điện của chất khí (thiết bị : buồng ion hoá ; ống đếm Geiger – Muller ;…

 hiện tượng phát quang ở một số chất (thiết bị : ống đếm nhấp nháy ;

Ghi đo dựa trên tính phát quang

• Khi hấp thụ năng lượng từ bức xạ ion hoá, một số tinh thể và dung dịch có khả năng phát quang Cường độ phát quang tỷ lệ với năng lượng bức xạ ion hoá được hấp thụ à

Đo gián tiếp cường độ bức xạ qua cường độ phát xạ thứ cấp từ chất phát quang

• Một số chất chỉ phát quang dưới tác dụng của một loại tia nhất định

• Dùng rộng rãi nhất là tinh thể muối NaI có khả năng phát quang dưới tác dụng của tia

γ Được dùng trong các thiết bị đo có tên là ống đếm nhấp nháy

• Trong ống đếm nhấp nháy, các tinh thể NaI được đặt trong các đầu dò (detector) gắn với bộ phận khuếch đại là các ống nhân quang điện (xem minh họa)

• Từ tia sáng yếu ta thu được dòng quang điện được khuếch đại Đầu dò gắn với ống nhân quang điện rất hiệu quả, dùng trong các gamma camera để khảo sát, chụp hình cơ thể trong phương pháp đánh dấu phóng xạ

Ghi đo dựa trên sự ion hóa chất khí

• Dưới tác dụng của bức xạ các phân tử khí bị ion hóa à chất khí trở nên dẫn điện

• Các thiết bị ghi đo loại này đều gồm một bộ phận chính là một tụ điện nối với nguồn điện một chiều Bình thường chất khí trong tụ không dẫn điệnà trong mạch không có dòng điện

• Khi có tia ion hóa lọt vào khoảng giữa hai bản cực tụ điện, phụ thuộc loại thiết bị trong mạch điện sẽ xuất hiện dòng điện (buồng ion hóa) hoặc xung điện (ống đếm Geiger – Muller)

So sánh buồng i ôn hóa và ống đếmG M

• Hiệu điện thế trong ống đếm lớn hơn nhiều so với trong buồng ion hóa

• Buồng ion hóa không được đóng kín, không khí giống như môi trường ngoài Ống đếm

GM được đóng kín, không khí được rút hết và thay bằng các khí hữu cơ hoặc các khí Halogen + khí trơ

• Áp suất trong ống đếm rất thấp, khoảng 10 mmHg

• Buồng ion hóa đo được liều chiếu, ống đếm thì không (xem về liều chiếu đề cập phía sau)

Tác dụng bức xạ i ôn hóa lên tổ chức sống

Cơ chế tác dụng trực tiếp

• Bức xạ ion hóa trực tiếp tương tác với các phân tử hữu cơ cấu tạo nên tế bào sống

• Quá trình này làm bật các điện tử liên kết à làm đứt gãy các phân tử hữu cơ à cấu trúc phân tử bị phá vỡ

• Tùy thuộc vào tính chất, chức năng và mức độ quan trọng của phân tử hữu cơ bị phá

vỡ à các mức độ tổn thương tế bào khác nhau

• Kết quả: tổn thương DNA, màng tế bào, các protein và enzym đặc dụng

• Cơ chế này gây tổn thương tức thời, tại chỗ bị chiếu xạ

Cơ chế tác dụng gián tiếp

 Bước I

• Bức xạ tương tác với phân tử nước (thành phần chủ yếu trong mọi tổ chức sống) à xạ phân (radiolysis) các phân tử nướcà tạo các loại ion như H2O+, H2O¯, H+, OH¯, và các gốc trung hòa nhưng ái lực hóa học rất mạnh

• Các gốc này tương tác với nhau và với H2O, với O2 à tạo các chất độc (do khả năng oxi hóa rất mạnh) như HO2 (superoxide) và H2O2 (peroxide – nước oxi già = H2O + O)

• Thực nghiệm cho thấy càng nhiều O2 trong tổ chức sống thì lượng H2O2 được sản sinh

càng nhiều à nồng độ oxi càng cao tổn thương sinh học khi bị chiếu xạ càng lớn (hiệu ứng oxi)

 Bước II

• Các sản phẩm tạo ra từ quá trình xạ phân nước là các gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh (khát điện tử)àđánh căp điện tử của các phân tử hữu cơ cấu thành tế bào

• Các phân tử hữu cơ bị lấy điện tử lại trở thành các gốc tự do khát điện tử à đánh cắp điện tử của các phân tử khác à phản ứng dây chuyền àtác dụng lan xa, kéo dài

• Kết quả: có thể tổn thương DNA, màng tế bào, các protein, enzyme đặc dụng

Dựa vào lý thuyết về tác dụng gián tiếp người ta hiểu được tác dụng lan truyền ra xa điểm chiếu xạ, tác dụng của hàm lượng nước, hiệu ứng oxi trong môi trường chiếu và nhiều hiện tượng khác trong phóng xạ sinh học (về hiệu ứng oxi, hiệu ứng nhiệt độ, hàm lượng nước đọc SGK tr 329 để biết qua

Độ nhạy cảm phóng xạ của tế bào

• Một số loại tế bào dễ bị tổn thương bởi bức xạ ion hóa hơn các tế bào khác

• Các tế bào thường có thể phục hồi, sửa chữa những tổn thương, khả năng này ở những

tế bào khác nhau là khác nhau Nếu tổn thương, sai lệch ADN quá mhiều, tế bào sẽ TỰ

HỦY (xem hình minh họa, chỉ để tham khảo về quá trình tự hủy của tế bào –

Apoptosis)

•

• Các tế bào sinh sản càng nhanh càng dễ bị tổn thương trước bức xạ: Các tế bào trong bào thai, các tế bào ung thư, các tế bào cơ quan tạo máu là thí dụ những tế bào này

Nguyên lý Bergonie - Tribondeau

• Các tia X tác dụng càng mạnh lên những tế bào có khả năng phân chia càng mạnh,

những tế bào còn xa giai đoạn phân bào, những tế bào có hình thái học và chức phận kém

rõ ràng

Chú ý : cũng nhờ tính nhạy cảm phóng xạ cao của tế bào ung thư mà có ứng dụng tia

phóng xạ diệt tế bào ung thư – xạ trị, tuy nhiên lại cũng không được quên, cơ quan tạo máu, bào thai, trẻ em cũng rất nhạy cảm với bức xạ ion hóa

Nói chung cái gì diệt được tế bào ung thư thì cũng tàn phá mạnh cơ quan tạo máu, thí

dụ hóa trị liệu

CÁC LOẠI LIỀU LƯỢNG BỨC XẠ

Liều chiếu ( chỉ phụ thuộc nguồn chiếu xạ)

• Chỉ dùng cho tia γ và tia X , áp dụng cho với các máy phát tia X, tia γ

• Cho biết tổng số điện tích của các ion cùng dấu tạo ra trong một lượng không khí nhất định khi bị chùm tia chiếu vào (do khả năng ion hóa của bức xạ)

• Hệ SI à Đơn vị C/kg (lượng bức xạ đủ tạo ra 1 Coulomb trong 1 kg vật chất hoặc không khí ở đk chuẩn)

• Đơn vị khác R- roengent

Liều hấp thụ

• Chỉ phần của bức xạ ion hóa tương tác với vật chất trong cơ thể sống ( tức bị cơ thể hấp thụ năng lượng) mới có thể gây nên các tác động sinh học

• Để đánh giá các tác dụng sinh học lên cơ thể sống của bức xạ ta cần ước lượng có bao nhiêu năng lượng bức xạ được hấp thụ bởi một đơn vị khối lượng của một bộ phận hay toàn bộ cơ thể

• Liều hấp thụ = Năng lượng bức xạ ion hóa được hấp thụ / khối lượng của đối tượng sống hấp thụ năng lượng đó

• Đơn vị quốc tế (SI) của liều hấp thụ là Gray (Gy) 1 Gy = 1 J/kg

Liều tương đương

• Tác động sinh học của bức xạ không chỉ phụ thuộc vào liều hấp thụ mà còn phụ thuộc khả năng ion hóa trong các tế bào sống của các loại bức xạ khác nhau, tức là mức độ gây tổn thương của chúng

• Các hạt neutron, proton và alpha có thể gây nên tổn thương gấp 5-20 lần so với cùng một liều hấp thụ bức xạ tia beta và gamma

• Liều tương đương = Liều hấp thụ × hệ số chất lượng tia

• Đơn vị liều tương đương trong SI là sievert (Sv)

• 1 Sv là đại lượng lớn , khuyến cáo liều tương đương tổng cộng một người một năm không nên vượt quá 0.05 Sv (50 mSv)

Mối liên quan hệ số chất lượng tia và giá trị LET

- Sở dĩ các tia khác nhau cùng năng lượng nhưng có khả năng gây tổn thương khác nhau vì giá trị LET của các tia khác nhau Giá trị LET của tia alpha và neutron lớn nhất, nhỏ nhất là tia gamma và beta

- LET là hệ số truyền tải năng lượng tuyến tính (linear energy transfer) Giá trị LET

= ∆E/∆l - năng lượng tia truyền cho vật chất trên đơn vị chiều dài mà tia đi qua

- Như vậy LET càng lớn thì tia sẽ oxi hóa càng nhiều phân tử trên một đơn vị độ dài

mà nó đi qua

- Với cùng năng lượng tia như nhau, trên cùng một đoạn mô sinh học thì các tia alpha và neutron ôxi hóa số phân tử nhiều hơn so với tia gamma và beta, do đó sự phá hủy tập trung hơn, và khi mật độ tàn phá cao hơn, tế bào bị tổn thương nặng hơn, KHÓ hồi phục hơn

Liều hiệu dụng

• Các loại tế bào trong các mô khác nhau thì có độ nhạy cảm phóng xạ khác nhau nên người ta đưa vào một khái niệm là trọng số của mô

• Độ nhạy cảm của mô càng lớn thì trọng số càng lớn, có nghĩa là cùng một liều tương đương như nhau, trọng số của mô càng lớn thì tổn thương hay hiệu ứng sinh học bức

xạ ion hóa gây ra càng lớn Thí dụ W của thận =0.2, phổi =0.12, gan=0.05,…

• Liều hiệu dụng = liều hấp thụ x hệ số chất lượng tia x trọng số của mô; đvị - Sv

Suất liều

• Suất liều là liều lượng nhận được trong một đơn vị thời gian (s, phút , giờ, …)

Các yếu tố quan trọng nhất quyết định mức độ tổn thương

Thông thường con người chủ yếu chịu tác động của các bức xạ chiếu ngoài mà chủ yếu là tia X và tia gamma, chiếu trong cũng chỉ dùng tia beta (trong công việc, trong y tế và từ môi trường,…), do đó khi nói đến liều ta ngầm hiểu là liều hấp thụ thì cũng bằng liều tương đương Trong công việc, trong y tế, nguồn chiếu lên con người đều là nguồn kiểm soát được về cường độ chiếu Yếu tố quyết định mức độ tổn thương là:

 Tổng liều, có khái niệm liều ngưỡng tức là nếu một mô nào đó nhận được quá liều ngưỡng nào đó sẽ bị tiêu diệt Tuy nhiên giá trị liều ngưỡng lại phụ thuộc các yếu tố

 Yếu tố thời gian: 1 - Suất liều : cùng tổng liều mà thời gian chiếu kéo dài

à tổn thương ít hơn Điều này dễ giải thích vì tế bào luôn có khả năng tự phục hồi, sửa chữa hư hỏng nhưng tốc độ sửa chữa chỉ có giới hạn 2 - Khoảng cách giữa các lần chiếu (thời gian nghỉ) : các thí nghiệm cũng cho thấy, cùng suất liều, cùng tổng liều, nhưng chia nhỏ các đợt chiếu và có thời gian nghỉ à tổn thương ít hơn Điều này được giải thích tương tự bằng khả năng tự phục hồi, sửa chữa các hư hỏng của tế bào

 Yếu tố không gian : Kích thước vùng và vị trí bị chiếu xạ (xem SGK tr

329 nhưng chỉ cần biết qua)

 Các yếu tố khác: hiệu ứng nhiệt độ, hiệu ứng oxi, hàm lượng (xem SGK tr

329 nhưng chỉ cần biết qua)

Các biện pháp bảo vệ con người trước bức xạ ion hóa

Chủ yếu có ba cách chính

- Giảm thời gian chịu tác dụng bức xạ liên tục, giảm suất liều hấp thụ, tăng thời gian giữa các lần chịu tác dụng bức xạ

- Tăng khoảng cách tới nguồn bức xạ

- Sử dụng các lớp che chắn bảo vệ thích hợp (xem lại về khả năng đâm xuyên của các loại tia ion hóa qua các loại vật chất đã đề cập)

• Tác dụng của các chất thiên nhiên giảm hiệu ứng sinh học tiêu cực lên cơ thể sống: các chất chống oxy hóa thiên nhiên Tác dụng của các chất chống oxy hóa thiên nhiên thì đã rõ ràng, các gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh là kẻ thù lớn nhất đối với cơ

thể sống, các chất chống oxi hóa có nhiều trong các loại rau quả trung hòa các gốc tự

do này Đặc biệt là vitamin E, C ở dạng TỰ NHIÊN , beta carotene,

Đọc thêm:

• Liều tương đương trong 1 lần chụp CT là 15 mSv / người lớn, 30 mSv / teenager và 50

mSv / trẻ em Thường phải chụp 2 – 3 lần à lớn hơn cả liều ngưỡng cho phép đối với

nhân viên làm việc với bức xạ tại Mỹ Lưu ý rằng những người dân Hiroshima và Nagasaki sống sót sau vụ ném bom nguyên tử nhận liều tương đương thấp hơn 50 mSv một ít

• Một lần chụp CT bệnh nhận liều tương đương bằng 74 lần chụp nhũ ảnh và bằng 442

lần chụp X-quang lồng ngực

• Một cuộc nghiên cứu trên diện rộng tại Mỹ do các nhà khoa học tại Trường đại học

California nghiên cứu cho thấy, việc tăng tần suất chụp cắt lớp CT ở trẻ em đã làm gia tăng đáng kể nguy cơ các em mắc ung thư sau này Các nhà nghiên cứu cho rằng

bằng việc cắt giảm những cuộc CT không thực sự cần thiết và giảm lượng phóng xạ dùng cho trẻ em, nguy cơ ung thư trong đời các em sau này được giảm thiểu đến 62% (Theo báo Thanh niên, dẫn nguồn New England Journal of Medicine)

Ứng dụng bức xạ ion hóa trong y khoa

Hai ứng dụng chính

 Trong chẩn đoán hình ảnh : phương pháp đánh dấu phóng xạ Đưa đồng vị phóng xạ

vào cơ thể (với mức độ và liều lượng tương đối an toàn) để làm chất đánh dấu phóng

xạ Các thiết bị đo bên ngoài sẽ thu được hình ảnh phân bố các chất đánh dấu này trong

cơ thể (xạ hình) để dùng trong chẩn đoán, theo dõi các quá trình trao đổi chất Tùy mục đích người ta dùng các chất phóng xạ khác nhau

 Phân biệt hai cách dùng đồng vị phóng xạ làm chất đánh dấu:

 bản thân chất đánh dấu cấu thành nên các phân tử tham gia vào các quá trình

chuyển hóa trong cơ thể ( như đvpx H, C, P, I…) Các phân tử này được tổng hợp nhân tạo để đưa vào cơ thể Cơ thể không phân biệt được đồng vị bền hay Đvpx do

đó các đvpx này tham gia bình đẳng trong quá trình trao đổi chất của cơ thể Thí dụ uống đvpx iod I-131 để theo dõi hoạt động tuyến giáp

 Chất đánh dấu là chất phóng xạ chuyên biệt được “gắn” vào phân tử của các chất, các dược chất mà có tham gia các quá trình chuyển hóa trong cơ thể (như là một cái đuôi vậy) Thí dụ về loại đvpx này là Technetium (Tc), Thallium (Tl), Fluor (F-18)

Yêu cầu: Chất đánh dấu phải có chu kì bán rã không dài

 Phương pháp xạ trị : dùng tia phóng xạ diệt tế bào ung thư …(xem lại mục “độ nhạy

cảm phóng xạ”)

Phương pháp SPECT (Single-photon emission computed tomography) - Chụp cắt lớp dùng bức xạ gamma

Dùng chất đánh dấu phát ra tia gamma, rất phổ biến là Tc-99m (Technetium- 99m) Chất này được gắn vào với một loại thuốc và được tiêm vào cơ thể

Sự phân bố của thuốc trong tổ chức phản ánh trạng thái sinh lý các tế bào (thí dụ tim, não,…)

vì hoạt động trao đổi chất tỷ lệ với tiêu thụ chất đặc thù đó

Thuốc ở đâu thì ta đều biết nhờ tia gamma phát ra từ Tc-99m gắn với thuốc à dùng gamma camera thu hình ảnh phân bố thuốc đó trong tổ chức

Yếu điểm đã rõ ràng, nguyên lý số 1 của an toàn phóng xạ là, không có liều nào là hoàn toàn

vô hại, tia gamma lại là một tia xuyên sâu

Phương pháp PET CT

PET – Positron Emission Tomography: chụp cắt lớp dùng bức xạ positron

• Chất đánh dấu phóng xạ là đvpx Fluor F-18 phát ra hạt positron (kèm theo một hạt

neutrino) là phản hạt của electron

• Hạt positron này sau khi phát ra từ đvpx đi được một quãng ngắn (dài nhất là vài mm) thì chắc chắn sẽ gặp một electron và xảy ra phản ứng hủy hạt e+ + e- = 2 tia γ Năng

lượng của các tia γ này là xác định, tính theo công thức hf = mc 2 = 511keV , ở đây m

là khối lượng electron 9,1.10 -31 kg (cũng là khối lượng positron)

• 2 tia γ này cùng phương và đối xứng hoàn toàn.Hai tia gamma phát ra sẽ đi tới các cảm biến bức xạ của máy PET đặt kín trên vành tròn (xem hình minh họa)

• Máy tính xử lý tín hiệu và cho biết tọa độ phát ra của 2 tia gamma

• F-18 cần phải được gắn với một chất tham gia vào quá trình trao đổi chất của cơ thể Người ta đã nghĩ ra cách gắn F-18 vào một chất gần giống glucose, chất thu được là fluordeoxyglucose-18 (FDG)

• Chất này có đặc điểm là cũng tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào ung thư

để tạo ra ATP Trước hôm chỉ định chụp, người bệnh cần phải nhịn để bỏ đói các tế bào ung thư Trước khi chụp, chất FDG được tiêm vào cơ thể và sẽ được các tế bào ung thư “ngốn ngấu” ngay Trên xạ hình sẽ rõ những điểm sáng phát ra từ nơi tập trung FDG, đó là nơi tế bào ung thư trú ngụ

Tham khảo :

 Quá trình tạo ATP từ glucose trong tế bào lành chủ yếu là hiếu khí và xảy ra trong

ty thể (sự hô hấp của tế bào) Ngược lại, quá trình chuyển hóa glucose (và FDG) tạo ATP trong các tế bào ung thư (dị dạng) chủ yếu là yếm khí và xảy ra ngoài ty thể, quá trình với hiệu suất rất thấp và tạo nhiều acid