bài tiểu luận thu nhận ảnh bằng bức xạ ion

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ</b>

<b>KHOA ĐIỆN TỬ</b>

<b>BÀI TIỂU LUẬN</b>

<b>Đề tài: THU NHẬN ẢNH BẰNG BỨC XẠ ION Giảng viên hướng dẫn: TS. Dương Trọng Lượng</b>

Sinh viên thực hiện : Hà Như Quỳnh – MSSV: 20220032P Dương Tiên Hưng – MSSV: 20220015P Ngành : Kỹ thuật y sinh

<b>Năm 2023</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

31.3. Ý nghĩa của việc sử dụng bức xạion………..

7CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ TIA X SỬ DỤNG TRONG YTẾ...

82.1.5. Cấp độ hiệu ứng sinh học do bức xạ gâyra...

82.1.6. Thực trạng về an toàn bức xạ trong sử dụng thiết bị X – quang ytế ...

92.1.7. Đề xuất và giải pháp đảm bảo an toàn bứcxạ...

112.2. Chụp cắt lớp vi tính (thường được viết tắt là chụpCT)...

14TÀI LIỆU THAM KHẢO... 15

1

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>CHƯƠNG I. LỜI MỞ ĐẦU</b>

Ngày nay bức xạ đã được sử dụng hầu hết trong các lĩnh vực: Nghiên cứu, côngnghiệp, y học, bảo vệ môi trường và một số lĩnh vực khoa học… trong đó phổ biến vàquan trọng nhất là ở 2 lĩnh vực Y tế và Công nghiệp, nhờ đó đã góp phần đáng kể cho sựphát triển kinh tế - xã hội. Đối với lĩnh vực Y tế, hiện đa số sử dụng các thiết bị bức xạ đểphục vụ chẩn đoán, điều trị bệnh bằng các máy phát tia X để chiếu, chụp ảnh X-quangchẩn đoán bệnh. Việc sử dụng máy X-quang giúp bác sĩ thực hiện thuận tiện, nhanhchóng và chính xác trong chẩn đốn viêm phổi, viêm khớp, gãy xương, các bệnh lý củatim, phổi, dạ dày, đầu, ngực, bụng, mạch máu…để phát hiện tình trạng bên trong cơ thểngười bệnh, nhất là phim X-quang còn giúp thấy được các dấu hiệu sớm của bệnh để tiếnhành điều trị trước khi bệnh nặng, từ đó đưa ra phương pháp điều trị hiệu quả hơn chobệnh nhân.

Chúng ta không phủ nhận những lợi thế và những hiệu quả thiết thực trong việc chẩnđoán bệnh cho con người do phương pháp này mang lại. Tuy vậy, luôn đi kèm khi thựchiện kỹ thuật là những hậu quả hết sức nặng nề do bị nhiễm xạ, gây ảnh hưởng xấu chosức khỏe, đối với chính bản thân các bác sỹ, các kỹ thuật viên sử dụng máy móc chiếu,chụp X-quang; các bệnh nhân phải chiếu chụp để được chẩn đoán bệnh và những ngườixung quanh khu vực tác dụng của chùm tia X phát ra từ máy phát. Khi bị nhiễm xạ, bứcxạ sẽ I-on hóa các phân tử sinh học làm hư hỏng các tế bào, dẫn tới làm tổn thương cácchức năng và gây ra bệnh lý. Tùy thuộc vào liều lượng hấp thụ, con người có biểu hiệnnhư: Tủy xương (ngừng hoạt động), niêm mạc ruột (tiêu chảy, sụt cân), máu (nhiễm độc),da (ban đỏ, viêm da, sạm da), giảm sức đề kháng cơ thể, vô sinh, ung thư... nhất là đối vớiphụ nữ mang thai, khi chụp X-quang có thể gây hại cho thai nhi nếu dùng quá liều bứcxạ…

Thu nhận ảnh bằng bức xạ ion là quá trình sử dụng các hạt ion để tạo ra hình ảnh trongy học hoặc nghiên cứu khoa học. Điều này thường được áp dụng trong các kỹ thuậthình ảnh như chụp X quang hoặc qt tomography.

Bức xạ ion hố bao gồm:

Các sóng điện từ năng lượng cao (tia x, tia gamma)Các hạt (các hạt alpha, các hạt beta, neutron)

Bức xạ ion hoá được phát ra bởi các nguyên tố phóng xạ và các thiết bị như máy chụpX-quang và máy xạ trị

3

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Hầu hết các phương tiện chẩn đốn hình ảnh sử dụng bức xạ ion hóa (như chụp quang, CT hoặc xạ hình) đều gây phơi nhiễm cho bệnh nhân ở liều phóng xạ tương đốithấp, và nhìn chung được coi là an toàn. Tuy nhiên, tất cả các bức xạ ion hóa đều có khảnăng gây hại, và khơng có ngưỡng an tồn nào có thể loại trừ hết cách tác động có hại,do đó, cần tập trung nỗ lực tối đa nhằm đưa mức phơi nhiễm phóng xạ xuống thấp nhất.

<b>X-1.2.Thực trạng ứng dụng bức xạ trong các cơ sở y tế </b>

Có nhiều cách để đo độ phơi nhiễm phóng xạ:

<b>Liều hấp thụ là lượng bức xạ hấp thụ trên một đơn vị khối lượng. Nó được biểu diễn </b>

dưới dạng các đơn vị chuyên dụng là gray (Gy) và milligray (mGy). Trước đây, nó đượcbiểu hiện dưới dạng liều hấp thụ bức xạ (rad); 1 mGy = 0,1 rad.

Các <b>liều tương đương</b> là liều hấp thụ nhân với hệ số trọng lượng bức xạ điều chỉnh cho các tác động trên mô, dựa vào loại bức xạ (ví dụ như tia X, tia gamma, electron). Đơn vịbiểu diễn là sieverts (Sv) và millisieverts (mSv). Trước đây, nó được biểu diễn dưới dạng từ trường tương đương roentgen ở người (rem; 1 mSv = 0,1 rem). Đối với các phương tiện chẩn đốn hình ảnh sử dụng tia X, bao gồm cả CT, hệ số trọng lượng bức xạ là 1.

<b>Liều hiệu dụng là một trong số những thước đo nguy cơ ung thư; nó giúp điều chỉnh </b>

liều tương đương dựa trên tính nhạy cảm của các mơ bị phơi nhiễm (ví dụ, hệ sinh dục là cơ quan dễ tổn thương nhất). Nó được biểu diễn bằng đơn vị Sv và mSv. Liều hiệu dụng cao hơn đối với đối tượng trẻ tuổi.

Chẩn đoán hình ảnh y khoa chỉ là một nguồn tiếp xúc với bức xạ ion hóa (xem bảng Liều lượng bức xạ điển hình). Một trong số những nguồn khác đến từ việc phơi nhiễm bức xạ trong môi trường tự nhiên (từ bức xạ vũ trụ và các đồng vị phóng xạ tự nhiên). Đây có thể là những nguồn phơi nhiễm có ý nghĩa, đặc biệt là ở những vùng có độ cao lớn; các chuyến bay thường dẫn đến việc gia tăng phơi nhiễm với bức xạ môi trường, mức độ cụ thể như sau:

Từ một chuyến bay máy bay từ bờ biển đến bờ biển: 0,01 đến 0,03 mSvMức phơi nhiễm phóng xạ trung bình hàng năm tại Hoa Kỳ: Khoảng 3 mSvMức phơi nhiễm bức xạ trung bình hàng năm ở những vùng cao (ví dụ Denver, Colorado): Có thể > 10 mSv

4

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Liều bức xạ điển hình* Liều bức xạ điển hình*Phương pháp chẩn

đốn hình ảnhX-quang ngực (sau-

X-quang ngực (2 tư thế: sau-trước và bên) ^0,1X-quang cột sống lưng thắt lưng ^1,5X-quang các chi ^0,001–

0,01X-quang, bụng 0,7Thụt barit 8…Chụp X-quang tuyến vú 0,4Chụp CT, đầu 2CT thân mình (ngực, bụng, hoặc tiểu khung) ^6–8Chụp động mạch vành 7Chụp động mạch vành có can thiệp ¹⁵

Phương pháp chẩn đốn hình ảnhX-quang ngực (sau-

X-quang ngực (2 tư thế: sau-trước và bên) ^0,1X-quang cột sống lưng thắt lưng ^1,5X-quang các chi ^0,001–

0,01X-quang, bụng 0,7Thụt barit 8…Chụp X-quang tuyến vú 0,4Chụp CT, đầu 2CT thân mình (ngực, bụng, hoặc tiểu khung) ^6–8Chụp động mạch vành 7Chụp động mạch vành có can thiệp ¹⁵

Bức xạ có thể gây hại nếu tổng liều tích lũy cao, ví dụ khi chụp CT nhiều lần, vì chụp CT địi hỏi liều bức xạ cao hơn hầu hết các phương tiện chẩn đốn hình ảnh khác.Phơi nhiễm phóng xạ cũng cần được quan tâm trong một số trường hợp nguy cơ cao như:

Mang thai

5

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Trẻ nhỏTrẻ nhỏ

Phụ nữ trẻ tuổi cần chụp mammography

Tại Hoa Kỳ, CT chiếm khoảng 15% tổng số lần chụp chiếu, nhưng sở hữu lượng bức xạ chiếm tới 70% tổng số bức xạ phát ra của tất cả các phương tiện chẩn đoán hình ảnh. So với CT đơn dãy, CT đa dãy sở hữu lương bức xạ lớn hơn 40-70%. Tuy nhiên, các tiến bộ gần đây (như kiểm soát phơi nhiễm tự động, các thuật toán tái tạo lặp lại, các dãy đầuthu CT thế hệ thứ 3) đã làm giảm đáng kể liều bức xạ sử dụng trong mỗi lần chụp CT. Hiệp hội X-quang Hoa Kỳ đã khởi xướng các chương trình — Image Gently (cho trẻ em) và Image Wisely (cho người lớn) - để giải đáp những lo ngại về sự gia tăng tiếp xúcvới bức xạ ion hóa được sử dụng trong chẩn đốn hình ảnh y khoa. Các chương trình này cung cấp nguồn lực và thơng tin về giảm thiểu phơi nhiễm phóng xạ tới các bác sĩ chẩn đốn hình ảnh, các bác sỹ lâm sàng, các nhân viên y tế khác thuộc chun ngành chẩn đốn hình ảnh và bệnh nhân.

<b>Bức xạ và ung thư</b>

Ước tính nguy cơ ung thư do phơi nhiễm phóng xạ trong chẩn đốn hình ảnh đã được ngoại suy từ các nghiên cứu tiến hành trên các đối tượng tiếp xúc với liều bức xạ rất cao(ví dụ những người sống sót sau vụ nổ bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki). Phân tích này cho thấy nguy cơ ung thư tuy nhỏ, nhưng vẫn hiện hữu, nếu liều bức xạ đạt ngưỡng hàng chục mGy (tương đương ngưỡng bức xạ sử dụng trong CT). Chụp CT mạch phổi, thường dùng để phát hiện tắc mạch phổi, phát liều bức xạ tới hai vú tương đương với khoảng từ 10 đến 25 lần chụp mammography vú 2 tư thế.

Bệnh nhân trẻ có nguy cơ cao hơn bởi

Thời gian sống dài hơn, bởi thế ung thư có nhiều thời gian phát triển hơn.

Tăng trưởng tế bào mạnh hơn ở người trẻ tuổi, và do đó nhạy cảm với tổn thương DNA hơn.

Đối với trẻ 1 tuổi, khi chụp CT vùng bụng, nguy cơ ung thư phát triển trong suốt cuộc đời ước tính vào khoảng 0,18%. Nếu bệnh nhân cao tuổi làm xét nghiệm này, nguy cơ sẽ thấp hơn.

Nguy cơ cũng phụ thuộc vào việc mô nào là mô bị chiếu xạ. Các mô bạch huyết, tủy xương, máu, tinh hoàn, buồng trứng và ruột được xem là rất nhạy cảm với bức xạ; ở người trưởng thành, hệ thần kinh trung ương và hệ cơ xương khớp kháng tia xạ tương đối tốt.

6

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Chụp X-quang vú trong khi tử cung đã được chắn xạ

Mức độ phơi nhiễm bức xạ của tử cung phụ thuộc vào tuổi thai và kích thước tương ứngcủa tử cung. Tác động của bức xạ phụ thuộc vào tuổi thai (thời gian từ khi thụ thai).

<b>Khuyến cáo:</b>

Chỉ nên chỉ định các phương tiện chẩn đốn hình ảnh có bức xạ ion hóa khi cần thiết. Nên cân nhắc các phương án thay thế. Ví dụ, ở trẻ nhỏ, chấn thương nhẹ vùng đầu thường có thể được chẩn đốn và điều trị dựa trên lâm sàng, viêm ruột thừa thường có thể được chẩn đốn bằng siêu âm. Tuy nhiên, không nên chần chừ nếu cần thiết phải chụp, ngay cả khi liều bức xạ cao (như chụp CT), miễn là lợi ích lớn hơn nguy cơ có thểcó.

Trước khi thực kiểm các kiểm tra chẩn đoán ở phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ, nên cân nhắc đến việc mang thai, đặc biệt là vì nguy cơ phơi nhiễm phóng xạ cao nhất trong thờikỳ đầu mang thai (ba tháng đầu của thai kỳ), thường không được phát hiện. Cần lưu ý che chắn tử cung ở những đối tượng trên mỗi khi có thể. Các nghiên cứu gần đây đã làmdấy lên tranh cãi xung quanh khuyến nghị tiêu chuẩn này, cụ thể là việc che chắn có thể làm tăng liều bức xạ đối với tử cung và thai nhi.

Hiện nay trong y tế, các nguồn phóng xạ được xử dụng để chẩn đốn và điều trị bệnh. Có thể phân nguồn phóng xạ trong lĩnh vực y tế thành 2 loại

- một là nguồn từ máy xquang : Nghĩa là dùng chùm tia X có cường độ tương đối mạnh chiếu nhanh trong thời gian ngắn dùng trong chụp hình giúp cho việc chẩn đốn bệnh- Nguồn từ máy phất tia X: Các nguồn phóng xạ phát ra các chum tia tương đối yếu và được chiếu liên tục trong soi hình

- Nguồn thứ 2 là sử dụng các đồng vị phóng xạ để điều trị bệnh: Nguồn này lại được chia làm hai loại là nguồn kín và nguồn hở

7

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Nguồi kín là các máy có sử dụng đồng vị phóng xạ như máy xạ trị, máy gia tốc điện tử tuyến tính tạo chùm eclecteron hay tia X, dao phẫu thuật bằng tia gamma

Nguồn hở là các chất phóng xạ được đưa trực tiếp vào trong cơ thể qua đường tiêu hoá hoặc tiêm để chẩn đoán và chữa trị bệnh ( hay còn gọi là phươgn pháp điều trị chiếu trong) bằng cách tiêm hoặc uống. các nguồn này thường phát ra năng lượng bức xạ bêta

<b>1.3.Ý nghĩa của việc sử dụng bức xạ ion</b>

Nhiệm vụ này sẽ góp phần giúp cơng tác đảm bảo an tồn bức xạ của các cơ sở y tế sử dụng thiết bị X-quang được thực hiện nghiêm túc, chặt chẽ, có hệ thống. Thơng qua việc khảo sát, đánh giá chi tiết tổng thể hiện trạng quản lý an toàn các cơ sở bức xạ ở các đơn vị sử dụng thiết bị bức xạ sẽ giúp cơ quan quản lý xác định được những khó khăn vướng mắc ở cơ sở trong công tác thực thi các quy định pháp luật của nhà nước về an toàn bức xạ, làm cơ sở đề ra giải pháp quản lý có hiệu quả, đảm bảo sử dụng an toàn thiết bị bức xạtrên địa bàn các cơ sở y tế.

<b>CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ BỨC XẠ TIA X SỬ DỤNG TRONG Y TẾ2.1. Tổng quan về thiết bị X -quang</b>

<b>-2.1.2. Thiết bị X - quang Y tế </b>

Ứng dụng tính chất truyền qua các môi trường vật chất khác nhau và khả năng ionhóa của tia X để chế tạo thiết bị máy chụp, chiếu X-quang và được sử dụng rộng rãi trongcác lĩnh vực y tế, công nghiệp... Máy X-quang thơng thường gồm 05 bộ phận chính: Bóngphát tia X, máy phát cao thế, tủ điều khiển, bộ khu trú chùm tia, hệ thống ghi nhận hìnhảnh. Trong đó bóng phát tia X là bộ phận quan trọng nhất của máy có nhiệm vụ phát ra tiaX.

Trong y tế, thiết bị phát tia X được sử dụng để chẩn đoán bệnh bao gồm: thiết bị X quang chụp răng, thiết bị X - quang chụp vú, thiết bị X - quang di động, thiết bị X - quangđo mật độ xương, thiết bị chiếu, chụp X - quang tổng hợp, thiết bị X - quang tăng sáng8

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

-truyền hình, thiết bị chụp cắt lớp vi tính CT scanner, thiết bị X - quang chụp can thiệp vàchụp mạch.

<b>2.1.3. Hiệu ứng sinh học do bức xạ tia X gây ra</b>

Bản chất tia X là bức xạ ion hóa nên gây nên những tổn thương sinh học theo nhữngquy luật chung như các tia ion hóa khác. Ảnh hưởng của tia X lên cơ thể con người phụthuộc vào nhiều yếu tố, trong đó chủ yếu là: Liều lượng tia; cơng suất của liều lượng đó,tình trạng của cơ thể.

<b>2.1.4. Cơ chế tác động của bức xạ</b>

Cơ chế tác động của bức xạ ion hóa lên cơ thể sống theo cơ chế trực tiếp hoặc giántiếp. Khi tác động bằng cơ chế trực tiếp, tia bức xạ sẽ tác động vào liên kết của phân tửADN và trực tiếp phá vỡ liên kết này.

Đối với cơ chế gián tiếp, trước hết tia bức xạ sẽ ion hóa các phân tử nước tạo ranhững gốc tự, từ đó các gốc tự do này sẽ tiếp tục phản ứng làm tổn thương phân tử ANDvà các thành phần hữu cơ trong tế bào như các protein và lipid.

<b>2.1.5. Cấp độ hiệu ứng sinh học do bức xạ gây ra </b>

Cấp độ ảnh hưởng của hiệu ứng sinh học do bức xạ gây ra được phân chia theo đặctính hiệu ứng, thời gian xuất hiện, bản chất và tổ chức chịu ảnh hưởng theo bảng

<b>2.1.6. Thực trạng về an toàn b</b>

9

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>ức xạ trong sử dụng thiết bị X – quang y tế * Nguyên lý tạo ảnh X-quang</b>

Cơ sở vật lý của máy chụp X-Quang dựa trên tính chất của tia X (tia Roentgen):Tia X được nhà bác học người Đức Roentgen phát hiện ra vào năm 1895, với phát minhnày ông nhận được giải thưởng Nobel vào năm 1901, và cũng từ đó chúng ta đã có đượcnhững bước tiến dài trong lĩnh vực này…..Tia X là sóng điện từ gồm những sóng xoaychiều theo chu kỳ, cùng một loại với ánh sáng và sóng vơ tuyến điện. Đặc điểm của cácbức xạ trên là truyền đi với tốc độ gần giống nhau (khoảng 300.000km/s) chỉ khác nhauvề bước sóng, chu kỳ và tần số. Tia X có bước sóng dài khoảng 10-8 cm.

Một số tính chất của tia X:- Tính truyền thẳng và đâm xuyên- Tính bị hấp thu

- Tính chất quang học- Tính chất gây phát quang- Tính chất hố học

Chùm tia X khi xuyên qua một vật thể, ví dụ cơ thể người, sẽ bị suy giảm (hấp thụ), sauđó tác động vào một vật hiện hình, từ đó tạo ra một hình ảnh tổng thể của tồn bộ thể tíchđược tia X chiếu qua. Sự suy giảm này không đồng đều mà khác nhau, phụ thuộc vào khảnăng hấp thụ tia X của vật chất và được đánh giá bởi công thức Lamber-Beer:

Trong đó:

I<small>0</small>: Năng lượng chùm tia tới.

I: Năng lượng chùm tia sau khi đi qua đối tượng (chùm tia ló).

s: Bề dày của đối tượng.

p: mật độ vật chất trung bình của đối tượng.

µ: hệ số suy giảm khối lượng. Hệ số µ biểu thị cấu trúc vật chất của các đối tượng và phụ thuộc vào năng lượng bức xạ

10

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động đèn RöntgenCác tham số liên quan đến hình ảnh thu được:</b>

kVp: cao ápmA: dịng anodes: thời gian phát tia

KVp càng cao, lức hút các electron càng mạnh và di chuyển về anode càng mạnh. Khi đóchùm tia X mạnh, tia ra lớn. Độ đâm xuyên của tia X mạnh hay yếu phụ thuộc vào kVp.Số lượng tia X nhiều hay ít phụ thuộc vào độ lớn mA và s.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

xử lý hình ảnh để cho ra kết quả, bộ phận thu nhận và xử lý hình ảnh là điểm khác biệtlớn nhất giữa các thế hệ máy X quang.

<b>Hình 3. Nguyên lý chụp X-quang2.1.7. Đề xuất và giải pháp đảm bảo an toàn bức xạ</b>

Thiết bị X – quang chẩn đoán trong y tế ngoài việc thực hiện yêu cầu theo quy định tại Điều 4 Thông tư liên tịch này phải bảo đảm các u cầu sau:

Mức bức xạ rị của đầu bóng phát tia X không vượt quá 1mGy/giờ tại khoảng cách 1m từ vỏ đầu bóng phát tia X lấy trung bình trên diện tích khơng vượt q 100 cm cho mọi chế <small>2</small>

độ làm việc của thiết bị được nhà sản xuất khuyến cáo.

Giá trị lọc cố định của hệ đầu bóng phát X – quang trong đơn vị milimét nhôm tương đương(mm Al) phải ghi rõ trên vỏ hộp chứa bóng.

Có hệ kiểm tra kích thước chùm tia bằng nguồn sáng, trừ thiết bị

X – quang chụp răng sử dụng phim đặt sau huyệt ổ răng và thiết bị X – quang chụp vú.Các thông số điện áp phát (kV), dịng bóng phát (mA), thời gian phát tia (s) hoặc hằng số phát tia (mAs) phải được hiển thị trên tủ điều khiển khi đặt chế độ làm việc và khi chụp.Đối với thiết bị chụp X – quang, việc phát tia phải được chấm dứt sau một thời gian đặt trước hoặc sau khi đạt giá trị mAs đặt trước hoặc đạt giá trị liều chiếu xạ đặt trước.

12

</div>