Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị

Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Mở đầu..................................................................................................3
Phần1: Tổng quan về y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị..................4
A. Lịch sử y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị:............................................4
B. Nhận diện vấn đề..................................................................................5
Phần 2: Những kiến thức cơ bản về y học hạt nhân và kĩ thuật xạ
trị..........................................................................................................6
A. Tìm hiểu về hạt nhân nguyên tử: ........................................................6
B. Khái niệm cơ bản trong y học hạt nhân:.............................................7
B.1.Các loại bức xạ ion hoá:....................................................................7
B.2.Tơng tác của bức xạ với vật chất:.....................................................9
B.3. ảnh hởng của bức xạ đối với cơ thể sống:......................................14
Tế bào Xoma......................................................................................15
Tế bào Sinh dục..................................................................................15
B.4. Các đại lợng và đơn vị cơ bản trong bức xạ:.................................16
Phần 3 :Thiết bị đo liều lợng bức xạ................................................21
A. Các phơng pháp đo liều lợng bức xạ:...............................................21
A.1. Xác định liều lợng bức xạ dựa trên hiện tơng ion hoá chất khí...21
A.1.1. Cơ sở vật lí: .................................................................................21
A.1.2.Các thiết bị đo dùng detector ion hoá khí cụ thể:.........................22
A.1.2.1. Bút đo liều bằng trờng ion hoá kiểu điện kế tĩnh điện:..22
A.1.2.2.Bút đo liều bằng buồng ion hoá kiểu tụ điện: ................23
A.1.2.3.Đo suất liều bằng buồng ion hoá ở chế độ dòng:..................23
A.1.2.4.Đo suất liều chiếu xạ bằng ống đếm Geiger-Muller:............24
A.2. Xác định liều lợng bức xạ dựa trên cơ sở hiệu ứng phát quang:..25
A.2.1. Cơ sở vật lí:..................................................................................25
A.2.2.Xác định liều hấp thụ bằng phơng pháp huỳnh quang:................26
A.2.3.Xác định suất liều hấp thụ bằng phơng pháp nhấp nháy:.............27
A.2.3. Phơng pháp đo liều bức xạ bằng phim ảnh (nhũ tơng ảnh):........28
A.2.4. Xác định liều lợng bức xạ bằng các phơng pháp khác:...............29
B. Đo liều cá nhân:..................................................................................29

C. Máy cảnh báo bức xạ hạt nhân:.........................................................30
D. Máy kiểm tra môi trờng bức xạ:.........................................................31
E. Chuẩn dụng cụ đo liều lợng bức xạ:.................................................31
Phần 4: Một số thiết bị chẩn đoán bằng phơng pháp hạt nhân....32
A. Đầu dò bức xạ trong thiết bị chẩn đoán:..........................................32
A.1. Sơ lợc về vai trò của đầu dò bức xạ:..............................................32
A.2. Đầu dò nhấp nháy:.........................................................................32
1
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
B. Thiết bị đo độ phóng xạ của mẫu chứa trong ống nghiệm
(INVITRO):................................................................................................33
C.Thiết bị đo phóng xạ của các bộ phận đang ở trong cơ thể sống
(INVIVO):..................................................................................................34
C.1. Máy đo độ tập trung đồng vị phóng xạ trong các phần của cơ thể:
.................................................................................................................34
C.2. Máy quét Gamma:.........................................................................37
C.3. Máy ảnh Gamma (Gamma Camera):...........................................38
D. Một số thiết bị chẩn đoán bằng phơng pháp hạt nhân khác :.........38
D.1. Chụp ảnh cắt lớp sử dụng phát xạ từng lợng tử :........................38
D.2. Chụp ảnh cắt lớp nhờ phát xạ Pozitron:.......................................38
D.3. Chụp ảnh cắt lớp với sự trợ giúp của máy tính.............................39
Phần 5: Qui trình điều trị (xạ trị) bệnh u bớu bằng bức xạ Gamma.
............................................................................................................39
A. Những cơ sở để lập qui trình điều trị:...............................................39
B. Qui trình điều trị : ............................................................................40
Phần 6: Các thiết bị chiếu xạ điều trị bệnh u bớu..........................40
Phần 7: An toàn trong bức xạ y tế...................................................41
A. Những nguyên tắc bảo vệ an toàn bức xạ cơ bản trong y tế:.........41
B. Các phơng pháp bảo vệ chiếu xạ trong y tế: .................................42
C. Nguyên tắc kiểm soát sự nhiễm bẩn phóng xạ:...............................42

D. Hệ thống liều giới hạn........................................................................43
Phần 8: Tổng kết..............................................................................44
1.Những kiến thức thu đợc của bản thân khi kết thúc môn học..........44
2.Liên hệ thực tiễn y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị ở Việt Nam.........44
3.Nhận định về thành tựu và hớng phát triển của chẩn trị bệnh bằng
chiếu xạ..................................................................................................44
Tài liệu tham khảo:............................................................................45
2
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Mở đầu
Môn học y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị là một môn học đòi hỏi kiến thức
rộng. Ngời học cần có kiến thức cơ bản cả về vật lí lẫn kiến thức y sinh. Đây là
hai mảng kiến thức rất phức tạp nếu muốn nghiên cứu sâu.
Mặt khác, đây là một môn học mới, ngoài bài giảng trên lớp, các tài liệu
tham khảo manh mún và không trọng tâm. Đó là những khó khăn khi học môn
học này.
Trớc khi bắt tay vào viết báo cáo thu hoạch môn học, em rất boăn khoăn.
Báo cáo đòi hỏi sự tổng quát vấn đề, nhng nếu viết quá tổng quan thì chỉ đơn
giản là bản báo cáo, không tơng xứng với mức độ học tập. Nếu viết sâu, thì gặp
rất nhiều hạn chế về mặt thời gian và tài liệu, kiến thức.
Trong bài báo cáo thu hoạch môn học, phần kiến thức, em bám sát theo
khung bài giảng của thầy. Ngoài ra, em cũng mạnh dạn trình bày một số vấn đề
theo nhận thức của mình. Em đã cố gắng trong việc tiếp cận vấn đề, tuy nhiên
chắc chắn còn những chỗ thiếu sót, rất mong thầy thông cảm.

3
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Phần1: Tổng quan về y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
A. Lịch sử y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị:
Có thể nói, y học hạt nhân đợc khởi đầu bằng phát hiện của Becquelrel về

hiện tợng phóng xạ vào năm 1896.
Năm 1895,Roetngen (ngời Đức ) phát hiện ra tia X. Đây là loại sóng điện
từ có bớc sóng ngắn nằm trong khoảng 1-100pm, năng lợng cao và có các hiệu
ứng vật lí, sinh học rõ rệt.
Lí thuyết về hiện tợng phóng xạ là do sự phân rã tự động của hạt nhân đợc
phát triển bởi Soddy vào năm 1903
Năm 1919, Rutherford bắt đầu các thí nghiệm về hiện tợng phát sáng nhấp
nháy(kích thích).
Năm 1931, Lawrence chế tạo ra máy cyclotron. Phát minh này của ông đã
mở đờng cho việc tạo ra nhiều đồng vị phóng xạ nhân tạo
Năm 1934, Irene Curie (con gái Pierre và Marie Curie) cùng chồng, trong
khi đang làm việc tại Viện nghiên cứu Radium Pari đã phát hiện ra đồng vị
phóng xạ nhân tạo. Sau khi họ công bố phát hiện này, nhiều nhà vật lí đã chú
tâm nghiên cứu đồng vị phóng xạ và chỉ trong vòng 12 tháng, đã có hơn 100
loại phóng xạ nhân tạo mới đợc phát hiện
Năm 1943, Hevesy, ngời đi tiên phong trong trong ứng dụng khoa học hạt nhân
trong y học đã phát minh ra kĩ thuật đánh dấu phóng xạ trong tế bào sống
Đầu thập niên 60, kĩ thuật scan đồng vị phóng xạ trong chẩn đoán lâm
sàng đợc đa vào sử dụng rộng rãi.
Năm1972, CT scanner đợc sáng chế bởi một kĩ s ngời Anh tên là Godgray
Housefield. Đây là kĩ thuật ứng dụng kĩ thuật chụp ảnh X và khoa học máy tính
tạp ra lớp cắt ngang của cơ thể.

Hình minh hoạ: Những con tem ấn hành để tởng niệm Rutherford và vợ chồng
Irene Curie với công trình của họ
4
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
B. Nhận diện vấn đề
5
Kiến thức về:

-Các loai bức xạ ion hoá và
nguồn gốc, bản chất của nó
-Tương tác với vật chất của
bức xạ
-Các đại lượng đặc trưng
Thấy được:
-Tác hại bức
xạ ion hoá với
cơ thể
Sử dụng:
-Các thiết bị
phát hiện, ghi
đo bức xạ
-Các biện pháp
hạn chế bức xạ
có hại

Trang bị:
-Các thiết bị xạ chẩn, xạ trị
Qui trình:
Xạ chẩn
Xạ trị
Khám, trị bệnh
bằng chiếu xạ:
-Hiệu quả
-An toàn
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Phần 2: Những kiến thức cơ bản về y học hạt nhân và kĩ
thuật xạ trị
A. Tìm hiểu về hạt nhân nguyên tử:

Thế giới đợc cấu tạo từ vật chất. Toàn bộ vật chất đợc cấu tạo từ một số chất
đơn giản gọi là nguyên tố
Một nguyên tố là một chất không thể biến đổi thành các chất khác đơn giản
hơn bằng các quá trình hoá học bình thờng.
Vật chất đợc cấu tạo từ các nguyên tử và mỗi nguyên tố có một loại nguyên
tử đặc trng.
Khoa học hiện đại đã chứng minh rằng: nguyên tử không phải là những vật
thể không thể phân chia mà ngợc lại, chúng đợc cấu tạo từ những hạt còn nhỏ
hơn. Những hạt này bao gồm: proton, nơtron, và electron
-Proton: mang một đơn vị điện tích nguyên tố, khối lợng xấp xỉ bằng đơn vị
khối lợng nguyên tử (u)
-Nơtron: trung hoà về điện, khối lợng xấp xỉ bằng đơn vị khối lợng nguyên
tử (u)
-electron: mang một đơn vị điện tích nguyên tố âm, có khối lợng bằng
1/1840 (u ).
Các nơtron và proton của một nguyên tử liên kết với nhau rất mạnh tạo thành
một hạt nhân, các electron quay quanh nó theo các quĩ đạo khác nhau.
hình vẽ: nguyên tử Neon-20
6
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
B. Khái niệm cơ bản trong y học hạt nhân:
B.1.Các loại bức xạ ion hoá:
Có hai loại bức xạ ion hoá chủ yếu là: bức xạ ion hoá trực tiếp và gián tiếp
Bức xạ ion hoá trực tiếp Bức xạ ion hoá gián tiếp
Các phần tử có thể làm ion hoá trực
tiếp các phần tử của môi trờng
Phải thông qua các thành phần khác
mới gây ra ion hoá
-Bức xạ alpha (

) :
Là hạt nhân Heli (
He
4
2
:2 proton và 2 notron).Một hạt alpha có khối lợng 4u
và mang hai đơn vị điện tích dơng. Cả bốn hạt này liên kết với nhau chặt chẽ
đến mức, trong nhiều trờng hợp alpha có tính chất nh một hạt cơ bản.
Hình vẽ: minh hoạ một quá trình bức xạ alpha
-Bức xạ Beta(

):gồm có hai loại:
+ :là các điện tử có vận tốc cao có nguồn gốc từ hạt nhân. Các điện tử này
có khối lợng bằng 1/1840u và mang một đơn vị điện tích âm.
+ (poziton) :là các hạt có khối lợng bằng khối lợng của điện tử nhng mang
một đơn vị điện tích dơng.
-Bức xạ Gamma (

):
+Có bản chất là sóng điện từ
+Gồm các lợng tử (quantum). Năng lợng mang trong mỗi lợng tử (photon)
phụ thuộc vào bớc sóng theo quan hệ tỉ lệ nghịch: E=1/.
7
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Hình vẽ: Minh hoạ quá trình bức xạ beta, gamma
-Bức xạ Notron(n):
+gồm các hạt nơtron
+Trong tự nhiên rất hiếm các nguồn phát ra bức xạ phát ra nơtron.
+Cách tạo nguồn bức xạ notron:
.Sử dụng máy gia tốc để gia tốc các hạt điện tích tới vận tốc cực lớn, đến

đập vào bia (là vật liệu thích hợp), làm xảy ra phản ứng hạt nhân, phát ra các tia
trong đó có nơtron.
.Sử dụng các nguồn , thích hợp tạo phản ứng hạt nhân (,n), (,n).
.Phản ứng phân hạch: phản ứng gây vỡ hạt nhân trong lò phản ứng hạt
nhân
Bảng 1. Một số nguồn bức xạ trong tự nhiên
(Nguồn TL:Modern Physics-Frank J.Blatt-1992-th viện KHKT)
Số thứ tự Tên nguồn Chu kì rã nửa (T
1/2
)
1
8
Li
3
0,844 (s)
2
9
C
6
127 (ms)
3
7
N
16
7,13 (s)
4
148
Gd
64
175 (year)

5
66
Dy
151
17 (min)
6
72
Hf
158
2,9 (s)
7 Ir 21 (s)
8
80
Hg
178
0,26 (s)
9
212Th
90
30 (ms)
8
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Bảng2: Một số nguồn bức xạ thông dụng
(Nguồn TL:Radiation Protection-Jacob Shapiro-Havard University Press-1972)
Số thứ tự Tên nguồn Động năng cực đại
(MeV)
Chu kì rã nửa
T
1/2
1

3
H 0,018 12.3 (year)
2
14
C 0,154 5730 (year)
3
35
S 0,167 165 (decade)
4
45
Ca 0,254 165 (decade)
5
32
P 1,71 14,3 (decade)
6
90
Sr 2,24
a
28,1 (year)
Bảng 3: Một số nguồn Beta-Gamma trong tự nhiên
(Nguồn TL:Radiation Protection-Jacob Shapiro-Havard University Press-1972)
Số thứ tự Tên nguồn Động năng cực
đại
Năng lợng

Chu kì rã nửa
1
125
I -
0,035(75%)

a
0,027-0,032
b
(136%)
57,4
(decade)
2
131
I 0,61
0,364(80%)
0,638(8%)
8,1(decade)
3
69
Co 0,31
1,17(100%)
1,33(100%)
B.2.Tơng tác của bức xạ với vật chất:
-Tơng tác của các hạt mang điện tích với vật chất:
Các hạt mang điện tích (, ) khi tơng tác với vật chất bị mất năng lợng
chủ yếu do tơng tác với các điện tử nguyên tử của vật chất. Năng lợng bị mất
đó truyền cho các điện tử làm cho chúng bị kích thích và chuyển nên mức cao
hơn (kích thích nguyên tử ) hoặc làm cho chúng bị tách hoàn toàn khỏi nguyên
tử mẹ (ion hoá nguyên tử).
Hình vẽ: Sự ion hoá nguyên tử Helium do hạt
9
e
-
e
-

Hạt nhân
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
+tơng các của các hạt nặng có điện tích với vật chất: Điển hình là hạt
alpha, hạt alpha là một hạt nặng (4u), nó di chuyển chậm trong môi trờng vật
chất. Vì thế, khả năng tơng tác, trao đổi năng lợng của nó với các phần tử của
môi trờng vật chất cao. Do đó nó mất năng lợng một cách nhanh chóng, và chỉ
đi đợc khoảng cách rất ngắn trong môi trờng đặc.
+tong tác của electron với vật chất: Các hạt beta có kích thớc và khối lợng
nhỏ nên tính linh động cao. Do đó trên cùng một chiều dài đờng đi, số lần va
chạm với các phần tử vật chất nhỏ hơn, và do đó sự suy hao năng lợng nhỏ hơn
so với hạt alpha
+Một vấn đề quan trọng là : khi các hạt mang điện bị làm chậm lại rất
nhanh do tơng tác với vật chất thì chúng phát ra năng lợng dới dạng tia X, quá
trình này gọi là sự bức xạ hãm (Bremstralung). Điều này chỉ có ý nghĩa thực tế
với bức xạ Beta.
-Tơng tác của bức xạ lợng tử với vật chất:
Các bức xạ lợng tử đợc đề cập ở đây là gamma, bức xạ hãm, và bức xạ
Roentgen đặc trng.
Các bức xạ lợng tử này tơng tác với vật chất theo một loạt các cơ chế khác
nhau. Nhng có ba cơ chế quan trọng nhất là : Hiệu ứng hấp thụ quang điện, hiệu
ứng tán xạ Compton, hiệu ứng tạo cặp pozitron-electron.
+Hiệu ứng quang điện:
Là quá trình tơng tác của lợng tử (photon) với một điện tử liên kết mà mà
toàn bộ năng lợng của lợng tử truyền cho liên kết này, kết quả là điện tử liên kết
đó bứt ra khỏi nguyên tử.
Hiện tợng quang điện chỉ xảy ra khi photon tới có năng lợng A (công
thoát của electron khỏi nguyên tử đó).
Hình vẽ minh hoạ hiệu ứng quang điện

10
hf
e
-
e
-
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
+Hiệu ứng tán xạ Compton: Photon bức xạ tới tơng tác với lớp vỏ nguyên
tử, một phần năng lợng của nó truyền cho một điện tử nguyên tử làm cho điện
tử đó bị đánh bật khỏi quĩ đạo, mặt khác hớng của photon cũng thay đổi (tán
xạ).

Hình vẽ minh hoạ hiệu ứng tán xạ Compton
+Hiệu ứng tạo cặp electron-pozitron:
Trong một trờng điện từ mạnh xung quanh một hạt mang điện, ví dụ nh hạt
nhân, một lợng tử có thể bị hoán đổi thành một cặp pozitron-electron. Năng l-
ợng của lợng tử đợc phân bổ giữa hai hạt tạo thành.
Điều kiện năng lợng lợng tử gamma để xảy ra hiệu ứng này là E


1.002MeV
Mặt khác, một cặp electron-pozitron có thể kết hợp lại và biến mất, đồng
thời tạo ra một cặp lợng tử gamma có năng lợng bằng nhau (0,511 MeV) và ng-
ợc chiều.
Hình vẽ minh hoạ hiệu ứng tạo cặp
s
11
e
-

e
-

h.f

h.f



e
-
: 0,511 MeV
e
+
e
-
: 0,511 MeV
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
+Qui luật làm yếu của bức xạ lợng tử :
Bức xạ lợng tử bị suy giảm theo hàm số mũ khi khi chúng đi qua một lớp
vật liệu bất kì.
I=I
0
.
x
e
.
à

à: hệ số làm yếu

Công thức này chỉ đúng khi : - chùm hạt hẹp
- đơn năng
-vật liệu không quá dầy
Thực tế, trong trờng hợp một trong ba điều kiện trên không thoả mãn thì
công thức tổng quát là:
I=I
0
.
x
hd
e
.
à

Hoặc I=I
0
.B.
x
e
à

B: Hệ số tích luỹ
-Tơng tác của Nơtron với vật chất:
Nơtron đợc chia thành các nhóm khác nhau dựa vào chính động năng của
chúng.
Khi tơng tác với vật chất, nơtron bị mất năng lợng thông qua một loạt các t-
ơng tác khác nhau mà vai trò tơng đối của chúng lại phụ thuộc nhiều vào năng
lợng của nơtron.
Các nơtron có khả năng đâm xuyên rất lớn và đi đợc quãng đờng dài trong
môi trờng đặc.

Một số đai lợng đặc trng cho tơng tác của nơtron với môi trờng:
-tiết diện tán xạ đàn hồi:
txđh
-tiết diện tán xạ không đàn hồi:
txkđh
-tiết diện tán xạ chung:
tx
=
txđh
+
txkđh
-tiết diện phản ứng:
p
=

i
ipư

-tiết diện toàn phần:
toànphần
=
tx
+
p
Các hiệu ứng quan trọng là:
a. Tán xạ đàn hồi:
12
I
0
I

Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Các hạt nơtron va chạm với hạt nhân bia và bị thay đổi chuyển động. Sau va
chạm, nơtron bị mất một phần năng lợng cho hạt nhân bia. Phần năng lợng năng
lợng này đợc thể hiện dới dạng động năng hạt nhân bia.
E
no
=E
n
+E
A
E
no
: động năng nơtron trớc tán xạ
E
n
: động năng nơtron sau tán xạ
E
A
:động năng hạt nhân thu đợc sau tán xạ đàn hồi.
E
A
=.E
o
.

2
cos

2
)(

..4
An
An
Mm
Mm
+
=

2
)1(
.4
A
A
An
Mm
+

<<
A: số khối hạt nhân.
Kết luận: Trong va chạm đàn hồi nơtron, nếu hạt nhân môi trờng càng nhẹ
bao nhiêu thì năng lợng bị mất càng nhiều.
b. Tán xạ không đàn hồi:
Các hạt nơtron đến va chạm với hạt nhân bia, truyền một phần năng lợng
cho hạt nhân bia và khiến cho hạt nhân bia chuyển đến trạng thái bị kích thích.
Hạt nhân bia bị kích thích sẽ quay về trạng thái cơ bản và chúng phát ra phát ra
bức xạ gamma trễ.
E
no
=E
n

+E
A
+
*
A
E
Trong tán xạ không đàn hồi, động năng của hệ bị giảm đi. Sự va chạm
không đàn hồi này xảy ra chủ yếu đối với các hạt nhân nặng.
c. Phản ứng bắt hạt nhân:
Khi nơtron đến tơng tác với hạt nhân bia, nó bị hạt nhân bia bắt và kích
thích bị khử bằng cách phát ra hạt hoặc bức xạ lợng tử khác.
13
n
n
Hạt
nhân
n
Hạt nhân bị kích thích
Thương phát năng lư
ợng dưới dạng

Hạt
nhân
n
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
+phản ứng bắt nơtron bức xạ lợng tử (n,):
QXnX
A
Z
A

Z
+++
+

1
1
+phản ứng bắt nơtron bức xạ hạt proton (n,p):
QpXnX
A
Z
A
Z
+++
11
+phản ứng bắt nơtron bức xạ hạt alpha (n,):
QHeXnX
A
Z
A
Z
+++


4
21
3
2
Hình vẽ: Minh hoạ phản ứng bắt nơtron, phát lợng tử
d. Phản ứng hạt nhân (n,f):
Là phản ứng mà các hạt n bắn phá hạt nhân bia làm cho hạt nhân bia vỡ ra

làm các mảnh.
...
21
1
1
++++
bbXXn
A
Z
A
Z
thờng kí hiệu:
...),,(
21
bbnX
A
Z
Bảng tổng kết các tơng tác bức xạ hạt nhân
Bức xạ Qúa trình Hiệu ứng
Alpha
va chạm phi đàn hồi với các
điện tử liên kết
-kích thích, ion hoá nguyên
tử
Beta
-va chạm không đàn hồi với
các điện tử nguyên tử
-bị làm chậm trong trờng hạt
nhân
-kích thích, ion hoá nguyên

tử
-gây bức xạ hãm
Tia X, gamma
-hiệu ứng quang điện
-hiệu ứng compton
-tạo cặp
-photon bị hấp thụ hoàn toàn
-chỉ một phần NL photon bị
hấp thụ
Nơtron
-tán xạ đàn hồi
-tán xạ không đàn hồi
-các quá trình bắt
-NL nơtron mất đi đợc
truyền cho hạt nhân bia dới
dạng động năng
-Hạt nhân bị kích thích phát
xạ gamma
B.3. ảnh hởng của bức xạ đối với cơ thể sống:
ảnh hởng của bức xạ ion hoá đối với cơ thể con ngời, gây bởi các nguồn
phóng xạ bên ngoài hoặc các chất phóng xạ bị nhiễm vào bên trong cơ thể, đều
gây ra các hiệu ứng sinh học. Bản chất và mức độ trầm trọng, thời điểm xuất
14
n
Hạt nhân
(A+1), phát


Hạt nhân
(A)

Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
hiện của các triệu trứng sinh học này phụ thuộc vào liều lợng và tốc độ hấp thụ
bức xạ.
Có thể chia chia thơng tổn bức xạ ra làm hai loại:
-hiệu ứng Soma (somatic): gây hậu quả thấy đợc trên cơ thể ngời bị chiếu
xạ
-hiệu ứng Di truyền (hereditary): gây hậu quả cho các thế hệ về sau của
ngời bị chiếu xạ do các tế bào sinh dục bị bức xạ làm tổn thơng.
Sơ đồ minh hoạ quá trình diễn biến do do ảnh hởng của bức xạ ion hoá:
Thời gian Giai đoạn
15
Cơ thể sống
Tế bào Sinh dục
Hoạt động
Chức năng Di truyền
Tế bào Xoma
Hoạt động
Di truyền Chức năng
Rối loạn
Tử vong
Đột biến
nguy hại cho
bản thân cá
thể
Đột biến di truyền
cho các thế hệ mai
sau của cá thể
Bức xạ ion hoá
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
)(10

12
s



)(10
9
s


)(10
3
s

giây-phút
Phút-giờ
Phút-tháng
Cả đời
cá thể
Lâu dài
không xác
định đợc
Tơng tác vật lí: hấp thụ năng lợng bức xạ ion hoá.
Kích thích
Những phản ứng hóa, phát xạ đột biến tạo thành các nhóm gốc tự do có hoạt tính
hoá học cao
Những thay đổi của phân tử, rối loạn quá trình sinh hoá của tế bào.
Những tổn th ơng của tế bào.
B.4. Các đại lợng và đơn vị cơ bản trong bức xạ:
-Liều hấp thụ bức xạ (D):

-khái niệm: Liều hấp thụ bức xạ là năng lợng hấp thụ trong một đơn vị khối
lợng của vật chất bị chiếu xạ.
16
Tổn thương các cấu trúc đảm bảo
hoạt động chức năng
Tổn thương các cấu trúc đảm bảo
hoạt độngdi truyền
Rối loạn hình thái hoạt
động chức năng tế bào
Xuất hiện tế bào mới có
đặc tính lạ
Tử vong
tế bào
Tổn thương toàn
bộ cơ thể
Rối loạn hoạt động chức
năng của các cơ quan,
tổ chức
Thay đổi hình thái trong
các cơ quan, tổ chức
Những hiệu ứng muộn tế
bào Soma
Những hậu quả di
truyền xa
Bức xạ ion hoá
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
-đơn vị: trong hệ thống đơn vị SI, đơn vị của liều hấp thụ đợc gọi là
Gray(Gy) và đợc định nghĩa là sự tích tụ một năng lợng 1J/kg.
1Gy=1J/kg
Ngoài ra có đơn vị ngoại hệ khác là Rad:

1Rad=
Gy
2
10


-Suất liều hấp thụ bức xạ (P):
Sử dụng các đơn vị Gray và Sievert, ta mới biết đợc độ tích tụ năng lợng bức
xạ trong một khoảng thời gian bất kì. Tuy nhiên, để kiểm soát các mối nguy hại
do bức xạ gây ra, cần phải biết tốc độ tích tụ năng lợng bức xạ đó.
Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ bức xạ tính cho một đơn vị thời gian.
P=
dt
dD
trờng hợp D không đổi theo t: P=
t
D
trong hệ SI: [1J/kg.s], [1w/kg], [Gy/s]
ngoại hệ : [Rad/s]
-Trọng số của bức xạ ion hoá:
Liều hấp thụ cha phản ánh đợc mức độ phá huỷ tế bào sinh học của các bức
xạ khác nhau. Ngời ta thấy rằng, cùng một liều hấp 0,05Gy (5Rad) của nơtron
nhanh có thể gây hại về mặt sinh học tơng ứng với 1Gy (100Rad) của bức xạ
gamma.
Nh vậy, sự khác nhau về hiệu ứng sinh học của mỗi bức xạ cần đợc tính đến
khi đánh giá liều hiệu dụng sinh học tổng cộng của các liều bức xạ khác nhau.
Ngời ta đa ra trọng số Q để phản ánh khả năng gây hại sinh học của một loại
bức xạ cụ thể.
Bảng giá trị Q của các bức xạ thờng gặp
Loại bức xạ Trọng số ion hoá Q

Tia X,, electron
1
Nơtron nhiệt 5
Proton và các nơtron nhanh 20
Các hạt
20
-Liều tơng đơng (H):
Khái niệm liều tơng đơng đợc sử dụng để phản ánh tác dụng sinh học của
mỗi loại bức xạ
H
,i
(Sv)=D(Gy).Q
i
.K
i: tơng ứng loại bức xạ.
17
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
H
i
: liều tơng đơng: trong hệ SI đơn vị là Sv (Sievert). Ngoài ra nó còn có
đơn vị khác là Rem ( 1rem=
Sv
2
10

).
D: liều hấp thụ bức xạ i
Q
i
: trọng số ion hoá ứng với bức xạ i

K : hệ số tính đến ảnh hởng các yếu tố khác (suất liều hấp thụ và sự phân
liều theo thời gian). Thờng gán K=1.
-Liều hiệu dụng tơng đơng (H
hd
):
Cùng một loại bức xạ, nhng có thể gây ra mức độ tổn hại khác nhau trên các
cơ quan khác nhau. Ngời ta đa ra khái niệm trọng số cơ quan (w) của mỗi cơ
quan để phản ánh mức độ tổn hại khi so sánh do chiếu xạ trên cơ quan đó so với
toàn thân là 1,0.
Liều tơng đơng hiệu dụng H
hd
đợc định nghĩa là tổng các liều tơng đơng
trên từng cơ quan nhân với trọng số cơ quan của cơ quan tơng ứng để đánh giá
mức độ tổn hại của bức xạ với cơ thể.
H
hd
=

T
TT
Hw .

w
T
: trọng số cơ quan cơ quan T.
H
t
: liều tơng đơng trên cơ quan T.
Đơn vị của liều tơng đơng hiệu dụng là Sievert.
Bảng trọng số của các cơ quan / tổ chức trong cơ thể

Số thứ tự Cơ quan/tổ chức Trọng số w
1 Tuyến sinh dục 0,20
2 Tuỷ đỏ trong xơng 0,12
3 Ruột kết 0,12
4 Phổi 0,12
5 Dạ dày 0,12
6 Bàng quang 0,05
7 Tuyến sữa 0,05
8 Gan 0,05
9 Thực quản 0,05
10 Tuyến giáp trạng 0,05
11 Da 0,01
12 Bề mặt xơng 0,01
13 Toàn bộ phần còn lại 0,05
Tổng cộng toàn thân 1,0
-Khái niệm KERMA:
KERMA là động năng đợc giải phóng trong một đơn vị khối lợng vật chất.
KERMA thờng đợc dùng cho bức xạ ion hoá gián tiếp.
Trong hệ SI : [J/kg]
18