Nguồn phóng xạ dùng trong y học hạt nhân | Tin tức | Cục An toàn bức xạ và hạt nhân

Nguồn phóng xạ dùng trong y học hạt nhân

15:03 19/07/2016: Phóng xạ được sử dụng trong y học hạt nhân được chia làm hai thủ thuật chính: chẩn đoán (thăm dò chức năng của các bộ phận, mô trong cơ thể) và điều trị (điều trị các khối u,..). Liệu pháp điều trị được sử dụng với cả hai loại: U lành tính (cường giáp, viêm khớp,..), u ác tính (ung thư). Chất phóng xạ được sử dụng để đưa vào cơ thể bệnh nhân được gọi là dược chất phóng xạ (thuốc phóng xạ).

Y học hạt nhân sử dụng cả hai loại nguồn phóng xạ: Nguồn phóng xạ kín và nguồn phóng xạ hở cho các mục tiêu khác nhau.
1. Nguồn phóng xạ kín sử dụng trong y học hạt nhân

Các nguồn kín được sử dụng (Bảng 1) để chuẩn và kiểm soát chất lượng các thiết bị đo (Na-22, Mn-54, Co57, Co-60, Cs137, Cd-109, I-129, Ba-133, Am-241) . Các nguồn điểm có hoạt tính trong dải 1 kBq - 1 GBq (Hình 1).

Hình 1. Nguồn phóng xạ kín sử dụng trong Y học hạt nhân

2. Nguồn phóng xạ hở dùng trong y học hạt nhân

Nguồn phóng xạ hở được sử dụng cho cả hai mục đích chẩn đoán và điều trị trong Y học hạt nhân. Nguồn phóng xạ hở được đưa vào trong cơ thể bệnh nhân bằng các phương pháp (tiêm, uống, hít) hoặc chúng được đưa vào các mẫu xét nghiệm lấy từ cơ thể bệnh nhân (mẫu máu, mẫu nước tiểu, các mẫu mô,..). Phương pháp thứ nhất được gọi là in vivo (với nghĩa trong cơ thể sống), phương pháp thứ hai được biết đến với tến in vitro (trong “cốc”). Đối với việc điều trị bệnh luôn luôn sử dụng phương pháp in vivo, còn trong chẩn đoán bác sĩ có thể sử dụng cả hai phương pháp in vivo hoặc in vitro (Hình 2).

Hình 2: Nguồn phóng xạ hở sử dụng trong Y học hạt nhân

Trong chẩn đoán Y học hạt nhân thủ thuật in vivo được sử dụng nhiều hơn vì nó cho phép bác sĩ có thể nghiên cứu vấn đề gì thật sự xảy ra trong cơ thể bệnh nhân. Nhân phóng xạ sẽ được phân bố trong mô, cơ quan của bệnh nhân, trong quá trình phân rã phóng xạ sẽ được đo bởi các thiết bị chẩn đoán. Quét một phần hoặc toàn bộ cơ thể bệnh nhân với thiết bị Gamma camera và đo đạc lượng phóng xạ hấp thụ trong các cơ quan, ví dụ chẩn đoán tuyến giáp bằng việc sử dụng đầu dò nhấp nháy. Tuy vậy thủ thuật in vitro vẫn được sử dụng do ưu điểm không đóng góp liều lên cơ thể bệnh nhân.
Tuy nhiên có một số phép kiểm tra có thể sử dụng cả 2 phương pháp in vivo và in vitro như kiểm tra Schilling, hay kiểm tra hơi thở bằng C – 14. Các hạt nhân phóng xạ được sử dụng trong các phép kiểm tra này có tính chất vừa đảm bảo an toàn khi sử dụng phương pháp in vivo đồng thời cho phép phân tích các mẫu lấy từ cơ thể bệnh nhân. Hạt nhân C-14 có vẻ như là một phép lựa chọn tồi cho trường hợp in vivo do chu kỳ bán rã của nó rất lớn (T_1/2 = 5760 năm), nhưng chu kỳ bán hủy sinh học của nó rất ngắn và nó được đào thải ra khỏi cơ thể người trong vòng 1 ngày. Các khoa Y học hạt nhân thường ít sử dụng phương pháp in vitro, vì phương pháp này đòi hỏi có các phòng thí nghiệm về huyết học, sinh hóa,…
2.1 Nguồn phóng xạ hở sử dụng trong In vivo
Nguồn phóng xạ sử dụng trong thủ thuật in vivo phải được lựa chọn một cách thận trọng để làm giảm liều không cần thiết cho cơ thể bệnh nhân.
Chẩn đoán sử dụng thuốc phóng xạ phải đảm bảo liều bệnh nhân nhỏ nhất có thể được mà vẫn đảm bảo đủ thông tin chẩn đoán.
Điều trị sử dụng thuốc phóng xạ cần đảm bảo liều lớn nhất cơ quan cần điều trị (Cơ quan đích) và giảm thiểu liều đối với các mô, cơ quan xung quanh.
Việc lựa chọn thuốc phóng xạ để điều trị và chẩn đoán phụ thuộc vào tính chất vật lý và hóa học của thuốc đó. Thứ nhất dạng hợp chất hóa học của các chất có chứa nhân phóng xạ sẽ xác định đích đến của nó trong cơ thể bệnh nhân. Các phân tử hóa học này sẽ có đặc tính sinh hóa nào đó mà chỉ có một số mô, cơ quan hấp thụ. Điều quan trong trong Y học hạt nhân trong quá trình thăm dò chức năng chính là sự chuyển hóa, hấp thụ, bài tiết đối với thuốc phóng xạ. Thứ 2 là các tính chất vật lý của hạt nhân phóng xạ như: thời gian bán rã, loại tia phát ra,…
2.1.1 Nguồn phóng xạ hở sử dụng trong điều trị
Thuốc phóng xạ dùng trong điều trị cần phải có khả năng đảm bảo liều cao trong một phạm vi hẹp (quãng chạy ngắn). Các khoa Y học hạt nhân thường sử dụng các hạt nhân phát bê ta để điều trị (đã có một số nghiên cứu dùng hạt anpha, electron Auger, electron sinh ra trong biến hoán điện tử nội nhưng các số liệu chưa đủ để ứng dụng vào lâm sàng).
Bên cạnh đó nếu các hạt nhân phóng xạ có phát kèm gamma thì rất tốt cho việc sử dụng để ghi nhận hình ảnh bằng gamma camera. Với những hạt nhân này cho phép theo dõi được sự phân bố phóng xạ trong cơ thể bệnh nhân, ước tính liều đối với các cơ quan.
Các đồng vị sử dụng trong y học hạt nhân thường có chu kỳ bán rã hiệu dụng rất ngắn, thường vài giờ cho đến vài ngày, những đồng bị này sẽ làm giảm liều tới các mô lành của bệnh nhân; liều sẽ cao khi khả năng đào thải (bán hủy sinh học) dài.
2.2.2 Nguồn phóng xạ hở sử dụng trong chẩn đoán
Đồng vị phóng xạ sử dụng trong chẩn đoán phải phát ra photon có năng lượng tương đối để có thể ghi nhận một cách hiệu quả bằng gamma camera. Dải năng lượng thích hợp cho gamma camera thường từ 100 – 300 keV, tối ưu ở mức 150 keV. Với mức năng lượng cao hơn sẽ làm giảm hiệu suất đo của thiết bị, năng lượng thấp hơn sẽ dẫn đến việc photon bị hấp thụ phần lớn trong cơ thể bệnh nhân. Hiện nay có những thiết bị dùng mức năng lượng 511 keV sinh ra do phản ứng hủy cặp để chẩn đoán (F-18).
Đồng vị phóng xạ dùng trong chẩn đoán không được phát ra các loại hạt ion mang điện, vì các hạt này sẽ bị hấp thụ hoàn toàn trong vùng vài mm từ điểm nó sinh ra. Hầu như toàn bộ năng lượng của các hạt mang điện tích sẽ được hấp thụ tại “địa phương”, điều này làm tăng liều bệnh nhân nhưng không đóng góp gì cho thông tin chẩn đoán.
Các đồng vị phóng xạ cần phải có chu kỳ bán hủy hiệu dụng ngắn để đảm bảo giảm liều bệnh nhân. Đồng thời cần phải đủ dài trong thời gian bệnh nhân nằm để thực hiện thủ thuật chẩn đoán (scan). Những đồng vị bị phân rã trước và sau khi chẩn đoán chỉ làm tăng liều bệnh nhân mà không đem lại thông tin chẩn đoán.
2.2.3 Nguồn phóng xạ hở thường dùng trong Y học hạt nhân
Theo ước tính xấp xỉ 90% các thủ thuật chẩn đoán sử dụng Tc-99m và 90% điều trị dùng I -131. Hình 3 mô tả sự phân rã của 02 đồng vị trên