Tải bản đầy đủ

Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ

LỜI MỞ ĐẦU
Vật lý là một ngành khoa học tự nhiên rất thú vị . Vật lý đã có rất nhiều công trình
được ứng dụng trong khoa học cũng như đời sống phục vụ trực tiếp nhu cầu của con
người như: giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, trong lĩnh vực công nghệ thông
tin, truyền thông…Một ứng dụng không thể không nhắc đến của vật lý đó là ứng dụng
vật lý trong y học, nó góp phần quan trọng trong việc chuẩn đoán, điều trị, chăm sóc
sức khỏe cho con người với một số phương pháp mang lại hiệu quả cao.
Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................1
I. Máy X-quang............................................................................................................3
II. Máy CT scan...........................................................................................................5
III. Chụp cắt lớp bằng Positron (Positron Emission Tomography-PET)...............8
IV. Chụp cắt lớp bằng bức xạ đơn photon ( Single Photon Emission Computed
Tomography - SPECT)..............................................................................................10
V. Dao gamma............................................................................................................13
VI. Máy xạ trị gia tốc tuyến tính...............................................................................18
Tài liệu tham khảo....................................................................................................22
Trang 2
Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ

I. Máy X-quang
Tia X được nhà bác học người Đức Roentgen phát hiện ra vào năm 1895, với phát
minh này ông nhận được giải thưởng Nobel vào năm 1901, và cũng từ đó chúng ta đã có
được những bước tiến dài trong lĩnh vực này ..
I.1. Nguyên tắc hoạt động
Để tạo ra tia X, trong máy X-quang gồm các bộ phận:
Ống tia X là bộ phận phát tia X,bao gồm : cathode, anode, rotor, stator, vỏ bọc kim
loại, vỏ bọc tia X.
Hình 1: Cấu tạo ống tia X
Giữa âm cực (cathode) và dương cực (anode) là một điện thế gia tốc rất lớn từ 20-
300KV, các electron được phát ra từ âm cực đốt nóng và được gia tốc bằng điện trường,
chúng sẽ va chạm vào anode với 1 động năng nào đó.
Âm cực là 1 dây tóc tungsten có hình lò xo xoắn thẳng đứng là nguồn phát ra các
electron. Chén hội tụ xoay quanh tim đèn để làm hội tụ chùm âm điện tử, chén hội tụ
thông thường được làm từ Nikel. Trong những bóng đèn X quang hiện đại sẽ gồm 2 tim
đèn : 1 tim đèn lớn công suất cao dùng chụp bộ phận lớn, 1 tim đèn nhỏ dùng chụp hình
ảnh cần độ phân giải cao.
Dương cực chia làm 2 loại : loại quay và loại không quay. Loại không quay gồm 1
bia Tungsten gắn chặt vào 1 khối đồng, nó đóng 2 vai trò là vật mang cực dương và vật
tải nhiệt. Nhưng khuyết điểm của loại dương cực không quay là : nó dễ bị ăn mòn và
Trang 3
Màn chắn
Chân
không
ống thủy
tinh
Thiết bị làm
lạnh
Bia tungsten
Thanh đồng
Bộ lọc
Dây tóc
Cổng
Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ
giới hạn cường độ dòng tia X. Loại không quay được dùng để chụp X-quang ở các cơ
quan như hàm, răng, X quang xách tay.
Loại quay thì được dùng cho hầu hết các chẩn đoán, cái chính là do tải nhiệt tốt
hơn. Vì thế chất lượng tia X sẽ tốt hơn. Bộ phận làm cho dương cực quay chính là
Rotor. Rotor bao gồm cuộn dây đồng bao quanh lõi sắt hình trụ, nhiều nam châm điện
quấn quanh bên ngoài rotor bên ngoài ống tia X làm thành stator, tốc độ quay từ 3000-


3600 vòng/phút (chậm) và nhanh nhất là 9000-10000 vòng/phút. Giá đỡ rotor phải chịu
được nhiệt, đây là nguyên nhân làm hỏng ống tia X, dầu thường được dùng làm chất
giải nhiệt .
Trong chẩn đoán y học để thu nhận được tia X người ta sử dụng phim âm bản
chứa trong cassette. Cassette được đặt sau vật cần chiếu, tia X sau khi xuyên qua được
vật sẽ đến đập vào phim. Khi rửa phim người ta dùng AgCl, những nơi nào tác dụng với
tia X khi rửa sẽ không bị mất (có màu đen) còn nơi nào không tác dụng với tia X (đối
với xương, tia X bị cản lại), khi rửa sẽ bị trôi (có màu trắng). Chính vì độ xuyên sâu của
tia X cao nên người ta dùng để chụp những vật cứng như : xương, răng, không dùng để
chụp mô. Hiện nay người ta không dùng phim âm bản bởi vì bất tiện, người ta đã tiến
đến sử dụng X-quang kỹ thuật số. Ảnh thu được dưới dạng số, lưu vào máy tính và
được chỉnh sửa rất dễ dàng.
I.2. Yêu cầu an toàn
Do tia X là một bức xạ nên có thể làm tổn thương tế bào, phôi bào, tác hại di
truyền, ung thư, ... Do đó phải dùng vật chắn tia : nếu không thể tránh xa được tia phóng
xạ, phải sử dụng những màn chắn tia, hoặc màng hấp thụ.
Đóng kín ngõ ra của tia bằng vật hấp thụ phóng xạ ở tại bóng đèn. Dùng tấm lọc
tia phải có bề dày ít nhất từ 1 mm - 2 mm bằng nhôm đặt ở cửa sổ đầu đèn.
Điều khiển chống tia để tránh bộ phận sinh dục và dùng tấm chắn cao su chì để
bảo vệ bộ phận sinh dục khi chẩn đoán phần bụng của bệnh nhân nam, nữ và cả vùng
ngực bệnh nhân.
Tường của phòng X-quang phải được tráng barit hoặc chì có bề dày ít nhất là 5cm.
Kỹ thuật viên sử dụng máy X-quang cần mặc quần áo bảo hộ, phải chuẩn bị bệnh
nhân thật kỹ để tránh cho bệnh nhân phải chẩn đoán lần 2, nên dùng loại phim có lớp
nhũ tương độ bắt sáng cao nhất và dùng bìa tăng sáng siêu nhạy.
Trang 4
Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ
Sử dụng bộ thời gian tự động (Autotimer) như là tế bào quang điện bằng ion để
giảm thiểu việc chụp phim lần 2.
Thời gian chụp ảnh không được lâu và bệnh nhân không được chụp ảnh nhiều lần
trong một tháng.
Tia X tác hại trên thai nhi là chuyện đã rõ, tuy nhiên mức độ thế nào là tùy tuổi
thai và liều lượng của tia. Tia X có thể kèm theo nguy cơ ung thư, bệnh bạch cầu cấp và
một số dị tật bẩm sinh cho thai nhi. Theo Ủy ban Kiểm soát về vấn đề hạt nhân của Mỹ,
thai nhi có nguy cơ mắc bệnh ung thư về sau nếu nhiễm liều bức xạ từ 2- 6 rad. Với liều
bức xạ > 5 rad thai nhi có nguy cơ bị dị tật bẩm sinh.
Tùy vào mức độ phơi nhiễm, tia X có thể gây sẩy thai, chậm phát triển thai nhi
hoặc một vài loại ung thư ở giai đoạn sau này. Ở cùng liều bức xạ, mức độ nguy hiểm
nặng, nhẹ tùy giai đoạn tuổi thai (xem bảng 1).
TUẦN TUỔI THAI ẢNH HƯỞNG
0-1 ( tiền làm tổ ) Chết phôi
2-7 ( giai đoạn phát triển cơ quan) Dị dạng, chậm phát triển, ung thư
8-40 (giai đoạn thai ) Dị dạng, chậm phát triển, ung thư, trì trệ
Bảng 1: Sự ảnh hưởng của việc chiếu tia X lên thai nhi.
II. Máy CT scan
CT là viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Computed Tomography. CT scan có nghĩa là
chụp quét cắt lớp điện toán, thường được gọi tắt là chụp CT hay chụp CT scan. Đây là
phương pháp chẩn đoán hình ảnh sử dụng tia X để tạo nên các bức ảnh về mặt cắt các
bộ phận trên cơ thể.
Trang 5
Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ
II.1. Nguyên tắc hoạt động
CT cũng dùng tia X nhưng có nhiểu điểm khác biệt và phức tạp hơn X-quang
thông thường. Một chùm tia X được sử dụng “cắt” ngang qua cơ thể bạn. Ở phía bên
kia, thay vì đặt một tấm phim, người ta dùng các máy thu (detector) để ghi lại tín hiệu
này. Tia X và máy thu sẽ quay xung quanh bạn nhưng quỹ đạo quay vẫn nằm trên một
mặt phẳng để lấy dữ liệu về lát cắt này. Toàn bộ những dữ liệu này gọi là dữ liệu thô
(raw data). Chúng ta không thể hiều được các dữ liệu này. Vì vậy phải dùng tới các
phương pháp toán học để biến đổi các dữ liệu thô thành hình ảnh.
Thay vì dùng một detector để ghi độ suy giảm của một chùm tia hẹp, các máy CT
hiện nay (thế hệ thứ ba và thứ tư) dùng một chùm tia hình rẽ quạt, và dùng nhiều
detector để ghi nhận đồng thời. Do đó máy tính sẽ phải tính toán nhiều hơn, nhưng thời
gian quét sẽ ngắn hơn và hình ảnh thu được có độ tương phản rất cao. Các máy hiện đại
có thời gian quét một vòng chỉ khoảng 5 giây.
Trang 6
Hình 2: Các bộ phận của máy CT.
- ống tia X( X-ray tube).
- ống chuẩn trực (collimator).
- Bộ phận ghi nhận (detectors).
- Màn hình (monitor).
- Máy tính (computer).
Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ
(a) (b)
Hình 3: Tia X và máy thu quay xung quanh tạo thành các lát cắt.
(a) máy quay xung quanh cơ thể.
(b) Hình 2 lát cắt.
II.2. Hệ thống máy chụp
Trong hình dưới là một hệ máy CT hiện đại. Nó gồm một gantry, một bàn bệnh
nhân và một máy tính.
Hình 4: Một máy CT trên thực tế.
Trang 7
Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ
Gantry là bộ phận trong đó có chứa ống tia X và các detector, đặt đối diện nhau
trên một vòng tròn. Vòng tròn này có thể quay quanh tâm để quét một lớp trên cơ thể
bệnh nhân.
Bàn bệnh nhân có thể chuyển động dọc trục. Sau khi quét xong một lớp, bàn lại
dịch chuyển một đoạn, và một lớp khác được quét.
Tín hiệu điện thu được từ đầu dò được đưa đến máy tính để xử lý. Máy tính sẽ
dùng các thuật toán để tái tạo hình ảnh của phần cơ thể được chụp và hiển thị ảnh lên
màn hình. Máy tính phải rất mạnh để thực hiện tái tạo ảnh song song với quá trình thu
dữ liệu, nhằm giảm thời gian trễ giữa lúc kết thúc thu tín hiệu và hiển thị ảnh.
II.3. Yêu cầu an toàn
CT scan và các phương pháp sử dụng tia X khác đều cần phải được theo dõi và
kiểm soát một cách chặt chẽ để đảm bảo sử dụng số lượng tia xạ tối thiểu. Nguy cơ sẽ
càng tăng lên khi tiến hành càng nhiều lần chụp.
Trong một số trường hợp, CT scan cũng cần phải được thực hiện nếu có lợi nhiều
hơn so với nguy cơ. Ví dụ trong trường hợp nghi ngờ ung thư mà không tiến hành chụp
CT thì đôi khi còn nguy hiểm hơn.
Chụp CT vùng bụng thì không nên tiến hành trên những phụ nữ đang mang
thai,bởi vì có thể gây hại đến thai nhi. Những phụ nữ mang thai này nên thông báo cho
bác sĩ biết để có thể xem xét sử dụng những phương pháp khác.
III. Chụp cắt lớp bằng Positron (Positron Emission Tomography-
PET)
III.1. Nguyên tắc hoạt động
Nguyên tắc nó dựa vào học thuyết phóng xạ, y học hạt nhân. Đầu tiên người bệnh
sẽ được truyền các chất phóng xạ FDG ( thành phần tổng hợp của Glucoza với đồng vị
phóng xạ ), do các khối u là bộ phận hấp thụ nhiều Gluco nhất trong cơ thể, sau một
khoảng thời gian nhất định ( thông thường là 60 phút ) thì nồng độ Glucoza ( tức FDG
ta truyền vào cơ thể người bệnh ) tại các tế bào ung thư là nhiều nhất. Ở đấy, các nguyên
tử phóng xạ phát ra positron (hạt như điện tử nhưng mang điện dương) đi được một
đoạn ngắn thì gặp điện tử vì trong cơ thể có rất nhiều điện tử. Khi một positron gặp một
điện tử thì cặp hạt - phản hạt này hủy nhau và phát ra hai photon đi thẳng, ngược chiều
Trang 8

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×