Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Y HỌC HẠT NHÂN - TỔNG QUAN VÀ KỸ THUẬT - Coggle Diagram
Y HỌC HẠT NHÂN - TỔNG QUAN VÀ KỸ THUẬT
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Y HỌC HẠT NHÂN (YHHN)
1.1. Định nghĩa
Sử dụng đồng vị phóng xạ để chẩn đoán và điều trị bệnh
1.2. Sự khác biệt cốt lõi so với Chẩn đoán hình ảnh (CĐHA) thông thường
CĐHA thông thường (X-quang, Siêu âm, CT, MRI, DSA)
Nhấn mạnh cấu trúc giải phẫu và hình thái
Nguồn phát tia ngoài cơ thể (chiếu ngoài)
Y học hạt nhân (Planar, SPECT, PET)
Nhấn mạnh chức năng, chuyển hóa và đặc điểm phân tử
Nguồn phát tia từ trong cơ thể bệnh nhân (chiếu trong)
1.3. Ba mảng ứng dụng chính của YHHN
Chẩn đoán: Ghi hình ảnh chức năng, chuyển hóa và phân tử (SPECT, PET)
Điều trị: Liệu pháp nhắm trúng đích sử dụng thuốc phóng xạ
Xét nghiệm: Định lượng miễn dịch phóng xạ (RIA)
1.4. Nhân lực phối hợp trong khoa YHHN
Bác sĩ YHHN
Điều dưỡng
Kỹ thuật viên
Dược sĩ phóng xạ
Kỹ sư vật lý hạt nhân
Kỹ sư hóa phóng xạ
Kỹ sư sinh học
1.5. Phân loại bức xạ ion hóa trong Y khoa
Tia X (X-ray)
Ứng dụng: CĐHA thông thường (X-quang, DSA, CT scan)
Tia Gamma (γ)
Ứng dụng xạ trị: Máy gia tốc LINAC, CyberKnife, Gamma Knife, nguồn Cobalt-60, xạ trị áp sát
Ứng dụng chẩn đoán YHHN: SPECT, PET
Hạt Beta (β) và Alpha (α)
Ứng dụng: Điều trị bằng thuốc phóng xạ (đường uống, tiêm tĩnh mạch/động mạch, cấy hạt phóng xạ áp sát)
BẢN CHẤT & KHÁI NIỆM CỐT LÕI
2.1. Bản chất vật lý & Tầm đi (Quảng chạy) của các tia bức xạ
Tia Gamma (γ)
Bản chất: Hạt photon (sóng điện từ năng lượng cao), không mang điện
Đặc tính: Khả năng đâm xuyên rất mạnh, quãng đường đi xa trong mô
Ứng dụng: Ghi hình chẩn đoán từ bên ngoài
Hạt Beta (β)
Bản chất: Hạt β- (electron từ nhân) và β+ (positron)
Đặc tính: Quãng chạy trong mô rất ngắn (vài mm)
Ứng dụng: β- dùng nhiều nhất trong điều trị nhắm trúng đích (tiêu diệt tế bào u)
Hạt Alpha (α)
Bản chất: Hạt nhân Heli-4 (2 proton + 2 neutron), kích thước lớn
Đặc tính: Đâm xuyên yếu nhất (bị cản bởi tờ giấy), quãng chạy cực ngắn (< 1 mm / vài µm), khả năng ion hóa mạnh nhất
Ứng dụng: Điều trị nhắm trúng đích cấp độ tế bào/phân tử
2.2. Bản chất Thuốc phóng xạ & Triết lý "Theranostics" (Chẩn trị)
Cấu trúc phức hợp Thuốc phóng xạ
Chất mang (Carrier/Tracer): Định hướng di chuyển tập trung chọn lọc vào mô/cơ quan đích
Đồng vị phóng xạ: Phát tín hiệu chẩn đoán hoặc phát tia tiêu diệt tế bào bệnh
Triết lý "Theranostics" (Chẩn đoán + Điều trị)
Giai đoạn chẩn đoán: Gắn đồng vị phát bức xạ chẩn đoán (ví dụ Ga-68) định vị tổn thương
Giai đoạn điều trị: Thay bằng đồng vị phát bức xạ điều trị (ví dụ Lu-177) tiêu diệt tế bào u
Ví dụ điển hình: Ga-68 PSMA (chẩn đoán PET/CT) và Lu-177 PSMA (điều trị) trong ung thư tuyến tiền liệt
2.3. Khái niệm Nguồn kín và Nguồn hở trong An toàn bức xạ
Nguồn kín (Sealed source)
Bản chất: Kết cấu kín, chắc chắn, chất phóng xạ không rò rỉ ra môi trường
Nguy cơ: Chỉ gây chiếu ngoài
Ví dụ: Máy X-quang, CT, LINAC, Cobalt-60, Gamma Knife
Nguồn hở (Unsealed source)
Bản chất: Chất phóng xạ dạng tự do (dung dịch, khí, viên nang hở), phát tán được
Nguy cơ: Chiếu trong cho bệnh nhân, dây bẩn phóng xạ cho nhân viên y tế
Ứng dụng: Nguồn chủ đạo dùng hàng ngày trong khoa YHHN
VẬT LÝ HẠT NHÂN & CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ QUAN TRỌNG
3.1. Khái niệm cơ bản về Nguyên tố & Đồng vị
Kí hiệu: Z^A X _N
A: Số khối (tổng số nucleon)
Z: Số proton (số hiệu nguyên tử)
N: Số neutron (A = Z + N)
Đồng vị (Isotope)
Cùng số proton (Z), khác số neutron (N) => Số khối (A) khác nhau
Đồng vị phóng xạ
Hạt nhân không bền vững, tự phát phân rã phát bức xạ ion hóa để chuyển về trạng thái bền
3.2. Phương pháp sản xuất đồng vị phóng xạ
Máy phát đồng vị (Generator - "Đầu bò")
Cơ chế: Chiết tách đồng vị con ngắn ngày từ đồng vị mẹ dài ngày tại chỗ hàng ngày
Máy phát Mo-99/Tc-99m: Dùng thời hạn 2 tuần (14-15 ngày)
Máy phát Ge-68/Ga-68: Tuổi thọ phân rã lên tới 9 tháng
Lò phản ứng hạt nhân
Cơ chế: Bắn phá neutron tạo đồng vị thừa neutron
Ví dụ: Lò Đà Lạt sản xuất I-131
Máy gia tốc vòng (Cyclotron)
Cơ chế: Gia tốc hạt mang điện tốc độ cao bắn phá bia tạo đồng vị thiếu neutron phát positron
Ví dụ: Production F-18, C-11, N-13, O-15
3.3. Các đồng vị phóng xạ kinh điển
Technetium-99m (Tc-99m) - "Workhorse" của SPECT
Thời gian bán rã (T1/2): 6 giờ
Bức xạ: Tia Gamma (γ) đơn photon
Năng lượng Gamma đặc trưng: 140 keV
Sản xuất: Chiết tách hàng ngày từ Generator Mo-99/Tc-99m
Iodine-131 (I-131) - Đồng vị đa năng
Thời gian bán rã (T1/2): 8 ngày
Bức xạ: Phát đồng thời Beta (β-) và Gamma (γ)
Năng lượng Gamma: 364 keV
Vai trò β-: Điều trị (quãng chạy ngắn vài mm phá hủy mô đích)
Vai trò γ: Chẩn đoán (đâm xuyên mạnh dựng ảnh)
Sản xuất: Lò phản ứng hạt nhân (Đà Lạt)
Fluorine-18 (F-18) - "Linh hồn" của PET/CT
Thời gian bán rã (T1/2): 110 phút (xấp xỉ 2 giờ)
Bức xạ: Positron (β+)
Hiện tượng hủy cặp (Annihilation): Positron (β+) gặp Electron (β-) => Biến mất khối lượng => Tạo 2 photon gamma 511 keV bay ngược chiều 180°
Sản xuất: Máy gia tốc vòng (Cyclotron)
Gallium-68 (Ga-68)
Thời gian bán rã (T1/2): 68 phút
Bức xạ: Positron (β+) (hủy cặp tạo photon 511 keV)
Sản xuất: Generator Ge-68/Ga-68
Yttrium-90 (Y-90)
Bức xạ: Tia Beta (β-)
Ứng dụng: Gắn hạt vi cầu điều trị ung thư gan (HCC)
Samarium-153 (Sm-153)
Ứng dụng: Sm-153 EDTMP điều trị giảm đau di căn xương
Lutetium-177 (Lu-177)
Bức xạ: Tia Beta (β-)
Ứng dụng: Điều trị nhắm trúng đích u thần kinh nội tiết (Lu-177 Dotatate), ung thư tuyến tiền liệt (Lu-177 PSMA)
THUỐC PHÓNG XẠ VÀ BÀO CHẾ
4.1. Khái niệm Thuốc phóng xạ
Định nghĩa: Thuốc chứa thành phần sinh/hóa học gắn bền vững với đồng vị phóng xạ
Ứng dụng: Chẩn đoán, Điều trị, hoặc Chẩn trị (Theranostics)
4.2. Quy trình pha chế & Bào chế tại khoa YHHN
Pha chế cơ bản (Sử dụng Generator + Kit)
Chiết đồng vị con (như Tc-99m) từ Generator
Bơm vào lọ Kit chứa chất mang
Lắc đều, ủ ấm/đun sôi tùy phản ứng
Tổng hợp tự động (Module trong tủ Hotcell)
Áp dụng cho thuốc PET chu kỳ ngắn (như F-18 FDG)
Tổng hợp tự động trong tủ Hotcell che chắn chì dày
Bắt buộc kiểm tra chất lượng (độ tinh khiết hóa lý, vô trùng) trước khi tiêm
Sử dụng trực tiếp
I-131 dạng dung dịch uống hoặc viên nang không cần gắn kết chất mang
4.3. Phân biệt "Pha chế" và "Pha loãng / Chia liều"
Pha chế (Preparation): Phản ứng hóa học gắn đồng vị với chất mang (A + B => C)
Pha loãng / Chia liều (Dilution / Dose Dispensing): Chia lọ thuốc gốc thành nhiều liều nhỏ cho nhiều bệnh nhân
THIẾT BỊ GHI HÌNH VÀ NGUYÊN LÝ TẠO ẢNH
5.1. Hệ thống thiết bị ghi hình
Năm thiết bị chính: SPECT, SPECT/CT, PET, PET/CT, PET/MRI
Tổng cộng 6 thiết bị nếu tính máy đo độ tập trung phóng xạ
5.2. Cấu tạo & Nguyên lý Đầu dò (Detector)
Đầu dò nhấp nháy truyền thống (Scintillation/Analog Detector)
Ống chuẩn trực (Collimator): Lọc, định hướng photon gamma đi thẳng vuông góc
Tinh thể nhấp nháy (Scintillator): Hấp thụ gamma, chuyển thành chớp ánh sáng
Mô hình SPECT: Tinh thể NaI(Tl) (hấu nước)
Mô hình PET: Tinh thể mật độ cao BGO, LSO, GSO, LYSO (không hấu nước, thời gian chết ngắn)
Ống nhân quang điện (Photomultiplier Tube - PMT): Nhân quang electron thành xung điện áp khuếch đại (10^5 đến 10^8 lần)
Đầu dò bán dẫn CZT (Cadmium Zinc Telluride) - Kỹ thuật số
Chuyển trực tiếp photon gamma thành tín hiệu điện tử
Không cần tinh thể NaI trung gian và ống PMT
Tăng độ phân giải, thu gọn kích thước, cho phép xạ hình nhanh/giảm liều
Đầu dò trong hệ PET/MRI
Thay thế ống PMT bằng Photodiode / SiPM (Silicon Photomultiplier) để tránh nhiễu từ trường
5.3. Các Kỹ thuật ghi hình (Xạ hình)
Xạ hình Planar (Bình diện phẳng - 2D)
Hình ảnh 2 chiều, nhược điểm chồng lấp cấu trúc
Dùng cho xạ hình xương toàn thân, xạ hình giáp toàn thân, xạ hình động
Xạ hình SPECT (Chụp cắt lớp vi tính đơn photon - 3D)
Thu nhận photon gamma đơn lẻ
Đầu dò quay quanh bệnh nhân, tái tạo khối ảnh 3D loại bỏ chồng lấp
Xạ hình SPECT/CT (Hệ máy lai)
Tích hợp SPECT và CT scan
Vai trò CT: Hiệu chỉnh suy giảm (Attenuation Correction) và Định vị giải phẫu chính xác
Ghi hình PET/CT
Ghi nhận cặp photon gamma đối hướng 511 keV do hiện tượng hủy cặp theo cơ chế trùng phùng (coincidence)
Lưu ý nhịp thở: Bệnh nhân hít thở nhẹ nhàng trong khi quét PET (10-15 phút) và CT
Ghi hình PET/MRI
Ưu điểm: Liều bức xạ cực thấp (không có tia X từ CT), độ tương phản mô mềm xuất sắc (Não, Tủy xương, Gan)
Nhược điểm: Thời gian chụp kéo dài, bệnh nhân phải nằm yên lâu
ỨNG DỤNG LÂM SÀNG PHỔ BIẾN
6.1. Thuốc phóng xạ SPECT & Chỉ định
Tc-99m MDP: Xạ hình xương (nhạy với tổn thương di căn sinh xương)
Tc-99m DTPA: Xạ hình thận động (đo GFR, đánh giá tắc nghẽn), xạ hình dịch brain-spinal
Tc-99m DMSA: Xạ hình vỏ thận (đánh giá sẹo thận, viêm bể thận)
Tc-99m Pertechnetate (TcO4-): Xạ hình tuyến giáp, tuyến nước bọt, túi thừa Meckel
Tc-99m MIBI: Xạ hình tưới máu cơ tim, tuyến cận giáp, ung thư giáp/vú/phổi
Tc-99m HMPAO: Xạ hình tưới máu não (kết hợp Diamox đánh giá dự trữ mạch máu)
Tc-99m MAA: Xạ hình tưới máu phổi (thuyên tắc phổi)
Tc-99m HIDA: Xạ hình gan mật
Tc-99m Colloid/Nanocolloid: Xạ hình hạch canh gác trong phẫu thuật ung thư
I-131 Natri: Xạ hình tuyến giáp, xạ hình toàn thân di căn ung thư giáp
I-131 MIBG: Xạ hình u tủy thượng thận (Pheochromocytoma)
6.2. Thuốc phóng xạ PET & Chỉ định
F-18 FDG (Fluorodeoxyglucose)
Cơ chế: Vận chuyển qua GLUT-1, bị bẫy trong tế bào dưới dạng FDG-6-phosphate
Chuẩn bị bệnh nhân: Nhịn ăn, đường huyết trước tiêm ≤ 150 mg/dL, liều chuẩn 0,14 mCi/kg
Chỉ định Ung bướu: Phân giai đoạn, đánh giá đáp ứng điều trị, phát hiện tái phát/di căn, tìm U nguyên phát chưa rõ nguồn gốc, định vị sinh thiết
Chỉ định khác: Sa sút trí tuệ, ổ động kinh, cơ tim sống còn
Dương tính giả: Vùng viêm, nhiễm trùng, tổn thương mới phẫu thuật/hóa/xạ trị
Ga-68 Dotatate: Chẩn đoán u thần kinh nội tiết (NETs)
Ga-68 PSMA: Chẩn đoán ung thư tuyến tiền liệt
Ga-68 FAPI: Chẩn đoán u biểu mô
6.3. Liệu pháp Điều trị bằng thuốc phóng xạ (Therapy)
I-131 (uống): Điều trị Basedow, bướu nhân độc, ung thư tuyến giáp thể biệt hóa
Y-90 vi cầu hạt: Bơm tắc mạch phóng xạ (SIRT) điều trị ung thư gan (HCC)
Sm-153 EDTMP: Giảm đau nhắm đích di căn xương
Lu-177 Dotatate: Điều trị u thần kinh nội tiết
Lu-177 PSMA: Điều trị ung thư tuyến tiền liệt di căn
Xạ trị áp sát (Brachytherapy): Cấy hạt I-125 (ung thư tuyến tiền liệt, màng phổi), Cobalt-60 (ung thư cổ tử cung, Gamma Knife)
6.4. Các cặp đôi "Chẩn trị" (Theranostics) tiêu biểu
Ga-68 Dotatate (Chẩn đoán PET) <=> Lu-177 Dotatate (Điều trị)
Ga-68 PSMA (Chẩn đoán PET) <=> Lu-177 PSMA (Điều trị)
Ga-68 FAPI (Chẩn đoán PET) <=> Lu-177 FAPI (Điều trị)
AN TOÀN BỨC XẠ (RADIATION SAFETY)
7.1. An toàn phóng xạ đối với Bệnh nhân
Bản chất: Chịu liều chiếu trong (liều cơ quan đích + liều lưu hành/đào thải)
Đơn vị đánh giá: Liều hiệu dụng (Effective Dose) - Sievert (Sv/mSv)
Chống chỉ định: Không có chống chỉ định tuyệt đối ngoại trừ phụ nữ mang thai hoặc nuôi con bằng sữa mẹ
Liều hiệu dụng tham khảo
Tc-99m DTPA (thận động): 0,9 mSv
Tc-99m MAA (phổi): 1,0 mSv
Tc-99m DMSA (vỏ thận): 1,2 mSv
Tc-99m Pertechnetate (giáp): 2,4 mSv
Tc-99m MDP (xương): 3,2 mSv
Tc-99m MIBI (cận giáp): 3,4 mSv
Tc-99m MIBI (cơ tim): 4,7 mSv
Tc-99m HMPAO (não): 5,2 mSv
F-18 FDG (PET): 7,0 mSv
7.2. An toàn phóng xạ đối với Nhân viên y tế & Công chúng
Giới hạn liều tiêu chuẩn trong 1 năm
Công chúng: < 1 mSv/năm
Nhân viên bức xạ: < 20 mSv/năm (trung bình 5 năm liên tục, không năm nào > 50 mSv/năm)
Giới hạn liều tương đương cho nhân viên bức xạ
Thủy tinh thể mắt: < 20 mSv/năm
Tay, chân, da: < 500 mSv/năm
Ba nguyên tắc vàng giảm liều (ALARA)
Thời gian: Tối thiểu hóa thời gian tiếp xúc
Khoảng cách: Tối đa hóa khoảng cách (giảm theo bình phương khoảng cách)
Che chắn: Sử dụng vật che chắn (áo chì, kính chì, gạch chì, tủ hotcell)
Nữ nhân viên mang thai: Báo cáo ngay để chuyển sang khu vực không có nguồn phóng xạ (hành chính, đọc kết quả)