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 phóngxạ phát ra tia,hạt…nênbố tríđêtectơ ở ngoài cơ thể có thể theo dõi được đường đi, nơi tập trung các nguyêntử phóng xạ, từ đó chẩn đoán được bệnh. Thường dùng nhấtlà cácchất phóng xạ phát ra tia gamma, vì tia này là só ng 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 rava chạm với electron trongcơ thể như đã nêu ở phương pháp chụpảnhcắt lớp PET(trên Tạp chí số tháng10.2008). Phổ biến có các cách chụp ảnhsau: 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 ảnhba 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 phóng xạ phát ra hạt positron (như là điện tử nhưng có điện tí ch dương). Hạtpositron phát ragặp điện tử (electron) trong cơ thể,bị huỷ cặp tạo ra hailượngtử gamma đi ratheo haihướngngượcnhau 1800. MáyPETghi nhậncá c cặp photon gamma phát ra đó để biết được nơi nào có positron phát xạ ra, tức l à nơi có chất phóng xạ đến,tập trung trongcơ thể. Ví dụ, chất thường gọi tắt là MDP (methylene - diphosphonate) là chất ưu tiên tập trung để phát triể n xương. Cho chất phóng xạ technetium (Tc)-99 m bá m dínhvàoMDP.Khivàocơ thể,đặc biệtlàở nơixươngb ị rạn nứt, chất MDP ưu tiên đi vào chỗ rạn nứt đó, tức l à các nguyên tử phóng xạ Tc-99 m tập trung ở đấy. Aû nh chụp với buồng ảnh gamma cho phép phát hiện nhữ ng chỗ có rạn nứt xương mà nhiều trường hợp vì quá nh ỏ nên phươngpháp chụp Xquang khôngpháthiện được. Một vídụ khác là để theo dõi máu chảy đếncác bộ phận, các tế bào trong c ơ thể như thế nào,người tatiêm vào máu dung dịch có chất phóng xạ bám dính và o cácphântử của máu.Dùng cáchchụp ảnhcắt lớpSPECT có thể thấy đượcmáulư u thôngqua tim,não…như thế nào,mạchmáucóchỗ nàobị tắcnghẽnhaykhông,c ó bộ phận nào máu chảy đến vàchảy đi bấtthường không… Nếu tiêm vào cơ thể chất phóng xạ, ví dụ như Fluor-18 có tính chất kết dính với các phân tử đường thì qua các ảnh PET có thể theo dõisự chuyển hoá glucose ở não, kiểm tra đượcchứcnăng hoạtđộng ở một số khu vực trong não… Chẩn đoán các bệnh bằng cách dùng chất phóng xạ có một số khả năng, ưu điểm nhất định, nhưng có nhược điểm là phải đưa chất phóng xạ vào ngườ i. 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 x ạ nữa. Mặt khác, các đêtectơ phải thật nhạy để chỉ với một lượng rất ít nguyên t ử phóngxạ làđủ để ghi,đếmđược.Điểmưuviệt nhấtcủaviệcdùngphóngxạ làchẩ n đoánđượcbệnhrấtsớm,từ đó có giảiphápchữa trị kịpthời,nhấtlàbệnhungthư . Trong nhiều trường hợp, người ta phối hợp cách chụp ảnh dùng phóng xạ với cá c cách chẩn đoán bệnhbằnghình ảnhkhác 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 tiaX 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 thẳ ng (LINAC - linearaccelerator). Khi tia phóng xạ (tia gamma hay tia X)chiếu đến tế bào, nếu cócường độ đủ lớn, nó có thể phá hoại tế bào, tức là làm cho tế bào mất khả năng phân chia, phá t triển. Điều quan trọng ở đây là tia phóng xạ có thể phá gen điều khiển, làm cho t ế bào ungthư khôngphát triển được. Điều trị bằng phóng xạ có thể là từ ngoài hoặc từ trong. Ở cách điều trị t ừ ngoài, người tahướng 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 xungquanh. 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 làmnhữngnguồnphóngxạ mạnhnhưngrấtnhỏ đặtvàotrong cácdây rỗng, ốngmềm…đưathẳngđếncác u,bướu,nơitập trungcác tế bàobệnh.Việcđưachất phóngxạ đếnnơicầnchữatrị có thể thựchiệntheo cáchcơ khíhoàntoàn,cũngcó thể điều khiển từ ngoài bằng lựctừ nếu chất phóng xạ gắn liền với nam châm nhỏ. Gần đây, ngườita đang phát triển các hạt từ nano cho bám dính với các dược chất cùng chất phóng xạ để dễ dàng điềukhiểntừ bên ngoài. Rõ ràng là cách điều trị bệnh bằng phóng xạ phải dựa theo sự chẩn đoán bằnghình ảnhmàgần đây đã có những tiếnbộ vượt bậc. Dao gamma (gamma knife) Đây là dụng cụ để “phẫu thuật” các khối u, các chỗ dị thường mạch máu ở trongnãobằng cáchdùng tiaphóng xạ gammachiếuvàomà khôngcầnmổ 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. Trướchết, cần chúý là ở nãohay cócác u tuyrấtnhỏ nhưng chènépcácdây 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 tắtlà dị tật(AVM-arterovenousmalformation)củađộng,tĩnh mạnh.Nhữngunhỏ, AVM… ở nãolànguyênnhângây ra nhiều bệnh như chứng đau nửađầu, bại tay, rỉ máu não dẫn đến taibiến, 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. Daogammachophép phẫu thuật khátin tưởng. Thực ra, gọi là dao vì nó làm được nhiệm vụ như con dao mổ, nhưng không có lưỡidao nàoở đây cả.Dao gamma có khoảng 200 nguồn coban, cỡ 30curie 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 theoýmuốn. Hiệnnay,có loại dao gammaquayhiệnđạihơn,số nguồn gamma ít hơn nhưng khi làm việc thì quay, cường độ gamma ở nơi cần tập trung vẫn tươngđươngở dao gamma kiểu thôngthường (khôngquay). 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 đếnlàmmấtkhả năngtự phânchiađể phát triểncủatế bào…)nhưngnhữngtế bào ngoài vùng tập trung vẫn antoàn, 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, khoảngmười phút là có thể xuất viện ngay. Những tiếnbộ của việc dùng phóng xạ để chẩn đoán, chữatrị 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. . 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. 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. nhấtcủaviệcdùngphóngxạ làchẩ n đoán ượcbệnhrấtsớm,từ đó có giảiphápchữa trị kịpthời,nhấtlàbệnhungthư . Trong nhiều trường hợp, người ta phối hợp cách chụp ảnh dùng phóng xạ với cá c cách chẩn đoán bệnhbằnghình