Nghiên cứu thiết bị chẩn đoán ung thư sớm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Họ tên tác giả luận văn LÊ ĐỨC HÀ TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN UNG THƯ SỚM Chuyên ngành : Kỹ thuật Y sinh LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Kỹ thuật Y sinh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Đức Thuận Hà Nội – Năm 2011 Luận văn cao học Lê Đức Hà LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, khoa học giới phát triển mạnh mẽ, có nhiều phát minh khoa học ứng dụng vào thực tế nhằm nâng cao đời sống vật chất, tinh thần người Đặc biệt phát minh khoa học kỹ thuật ứng dụng y học Những ứng dụng cụ thể hố thành máy móc trang bị y tế Hiện nay, bệnh viện máy móc đại giúp ích nhiều cho bác sỹ chuẩn đốn xác bệnh Vai trị máy móc ngày trở lên đặc biệt quan trọng Việc ứng dụng, nghiên cứu công nghệ thiết bị vấn đề cấp bách, thực tế đặt Chính lý định thực luận văn“ Nghiên cứu thiết bị chẩn đoán ung thư sớm ” Trong bệnh viện Việt Nam số lượng hệ thống PET/CT cịn tập trung thành phố lớn trực thuộc trung ương bên cạnh chi phí cho ca chụp cịn đắt so với mặt chung thu nhập người Việt Nam Mặt khác bệnh ung thư hàng ngày hàng cướp sinh mạng hàng chục hàng trăm người đất nước ta Với hi vọng luận văn đem lại cho người nhìn rõ bệnh ung thư phương pháp chẩn đốn phịng ngừa, điều trị chúng Bản thân tơi nghiên cứu luận văn với mục đích nâng cao kiến thức thân thiết bị y tế qua áp dụng phần kiến thức nhỏ bé vào cơng việc bảo vệ, nâng cao sức khỏe thân cộng đồng Thực bắt tay vào làm đồ án tơi có nhiều bỡ ngỡ, thiếu kinh nghiệm, thiếu tài liệu quan tâm, động viên, hướng dẫn thày cô, bạn bè, gia đình đặc biệt thày giáo PGS TS Nguyễn Đức Thuận - Trưởng phòng KHCN, Trường ĐHBK Hà Nội, Trưởng Bộ môn Công nghệ điện tử kỹ thuật điện tử y sinh hồn thành luận văn Mục đích luận văn nghiên cứu chẩn đoán ung thư sớm PET/CT Cơ cấu nội dung luận văn: - Chương 1: Bản chất chế phát triển bệnh ung thư Luận văn cao học Lê Đức Hà - Chương 2: Một vài phương pháp chẩn đoán ung thư PET/CT - SPECT - Chương 3: Nguyên lý chụp cắt lớp phát xạ positron - Chương 4: Nguyên lý hoạt động máy PET/CT - Chương 5: Phân tích ưu nhược điểm chẩn đoán ung thư PET/CT với phương pháp khác Đây vấn đề mẻ, khó nên người viết khơng tránh khỏi sai sót, thiếu sót Rất mong nhận đóng góp thày cơ, bạn bè người quan tâm Cuối cùng, lần xin cảm ơn thày giáo PGS.TS Nguyễn Đức Thuận bác sĩ bên Bệnh viện Việt Đức tận tình hướng dẫn tơi thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thày cô, bạn bè, người thân động viện, giúp đỡ tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Luận văn cao học Lê Đức Hà CHƯƠNG I BẢN CHẤT VÀ CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN BỆNH UNG THƯ 1.1 Định nghĩa ung thư Mặc dù khoa học có bước phát triển vượt bậc lĩnh vực sinh học phân tử, nhiên để định nghĩa ung thư vấn đề khơng dễ dàng Tuy nhiên định nghĩa ung thư trình bệnh lý số tế bào khỏi kiểm sốt, phân biệt hóa sinh lý tế bào tiếp tục nhân lên Những tế bào có khả xâm lấn phá hủy tổ chức xung quanh Đồng thời chúng di trú đến phát triển quan khác hình thành nên di cuối gây tử vong Biểu hiện: Biến chứng cấp tính như: xuất huyết ạt, chèn áp não, khiến ngạt thở Tiến triển nặng dẫn đến rối loạn chức quan khối y di như: suy chức gan thận, suy hơ hấp Thối triển dẫn đến suy kiệt cuối dẫn đến tử vong Tính chất đặc trưng tế bào ung thư: - Tránh apoptosis (chết theo chương trình) - Khả phát triển vô hạn (bất tử) - Tự cung tự cấp yếu tố phát triển - Không nhạy cảm với yếu tố chống tăng sinh - Tốc độ phân bào gia tăng - Thay đổi khả biệt hóa tế bào - Khơng có khả ức chế tiếp xúc - Khả xâm lấn mô xung quanh - Khả di đến nơi xa - Khả tăng sinh mạch máu Luận văn cao học Lê Đức Hà 1.2 Quá trình tiến triển tự nhiên ung thư Ung thư gây đột biến không sửa chữa ADN tác động yếu tố sinh ung ( hóa học, xạ, vius ) Khởi đầu chế sinh ung hoạt hóa gen sinh ung đột biến dị hợp đồng tử gen đè nén bướu Tạo sinh tăng cho dịng tế bào ác tính phát triển bền vững thể nhờ tăng sinh chiến thắng hệ thống miễn dịch thể để xâm lấn rộng di xa Hình 1.1 Sơ đồ chế sinh ung Các giai đoạn phát triển ung thư chia làm ba giai đoạn chính: - Giai đoạn khởi đầu - Ung thư tiến triển - Ung thư di Luận văn cao học Lê Đức Hà 1.2.1 Giai đoạn khởi đầu 1.2.1.1 Giai đoạn khởi phát Bắt đầu từ tế bào gốc tiếp xúc tác nhân gây đột biến, làm thay đổi không phục hồi tế bào Tác nhân gây ung thư là: tác nhân vật lý, tác nhân hóa học, tác nhân virus Q trình diễn nhanh hồn tất vài giây khơng thể đảo ngược Tuy nhiên người ta chưa xác định ngưỡng gây khởi phát Trong đời người có nhiều tế bào thể trải qua q trình khởi phát, khơng phải tất tế bào phát sinh bệnh Đa số tế bào khởi phát không tiến triển, chết đi, chế miễn dịch vô hiệu hóa Hình 1.2 Tác nhân gây đột biến làm thay đổi không phục hồi DNA 1.2.1.2 Giai đoạn tăng trưởng, thúc đẩy chuyển biến Do tiếp xúc liên tục, kéo dài với chất gây ung thư làm ổn định trì tổn thương Đây giai đoạn sau giai đoạn khởi phát: bao gồm lựa chọn dòng tế bào, thay đổi thể gien, tăng sinh tế bào khởi phát Sự tăng sinh tế bào ung thư mức độ nhỏ, cư trú mơ Bước khởi đầu giai đoạn tăng trưởng, thúc đẩy chuyển biến biết qua mơ hình thí nghiệm nghiên cứu dịch tễ ung thư người Luận văn cao học Lê Đức Hà 1.2.1.3 Giai đoạn lan tràn Tiếp theo giai đoạn trên, ung thư chuyển sang giai đoạn tràn lan Giai đoạn ngắn vài tháng vài năm Ở giai đoạn khối u bành trướng gia tăng từ 100 tế bào đến vài triệu tế bào khơng kiểm sốt được, phát triển độc lập khả phân biệt hóa, xâm lấn cục cho di Tuy nhiên nhỏ để phát phương pháp phân tích Hình 1.3 Sơ đồ giai đoạn khởi đầu Hình 1.4 Khoảng cách thời gian hút thuốc ung thư phổi Để dự phòng giai đoạn khởi đầu sinh ung thư người ta bảo vệ tránh tiếp xúc với tác nhân gây ung thư thuốc lá, benzol, hóa chất khác nhau, tia phóng xạ, 1.2.2 Ung thư tiến triển Sự tiến triển ung thư giải thích chất cảu bệnh ung thư gì: khối u phát triển cục chỗ, xâm lấn, vùng cho di toàn thân Ở người bình Luận văn cao học Lê Đức Hà thường số lượng tế bào tạo số tế bào chết giữ mức định (khoảng 102 triệu tế bào chết ngày cần thay thế) Khi bị ung thư, tế bào sản sinh vô hạn dẫn đến phá vỡ mức định Trong giai đoạn tiến triển chia làm hai giai đoạn nhỏ: + Giai đoạn tiền lâm sàn: giai đoạn đầu, ngắn vài tháng u lympho Burkit, kéo dài nhiều năm : ung thư trực tràng, ung thư phổi, bàng quang, giai đoạn kéo dài 15-20 năm, có 40, 50 năm, chiếm 75% thời gian phát triển bệnh Tuy nhiên chưa có biểu lâm sàng, phát dựa xét nghiệm lâm sàng + Giai đoạn lâm sàng: Trên lâm sàng phát khối u có kích thước 1cm3 (khoảng tỷ tế bào), cần phải có 30 lần nhân đôi P P Ở giai đoạn để chống lại tiến triển : + Sàng lọc điều trị tổn thương tiền ung thư + Sàng lọc điều trị ung thư kích thước nhỏ (phẫu thuật tia xạ) + Điều trị tích cực ung thư chỗ (thường kết hợp với điều trị hỗ trợ hóa trị liệu nội tiết trị liệu) Hình 1.5 Các giai đoạn tiến triển ung thư 1.2.3 Ung thư di Di ung thư tình trạng tế bào ung thư tách rời khỏi u nguyên phát để đến cư trú phát triển thành khối u quan khác qua đường khác như: đường bạch huyết, đường máu, đường kế cận khác Luận văn cao học Lê Đức Hà CHƯƠNG II MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN UNG THƯ PET/CT - SPECT 2.1 Thực trạng phát triển y học hạt nhân Việt Nam 2.1.1 Y học hạt nhân Việt Nam Trong năm gần đây, Y học hạt nhân giới phát triển khơng ngừng có tiến cơng nghệ Việt Nam lĩnh vực nhiều hạn chế trang thiết bị, dược chất phóng xạ, nhân viên Theo IAEA Việt Nam xếp nhóm nước thấp trang bị gamma camera số sở Y học hạt nhân (0,01 - 0,03 máy/ triệu dân, 0,1 khoa Y học hạt nhân/ triệu dân) Theo báo cáo Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam (2004) nước có 22 khoa Y học hạt nhân, nhiên khoa chủ yếu trang bị: máy đo độ tập trung I-131, máy xạ ký thận, Các thiết bị đại gamma camera SPECT hoạt động có khoảng 10 hầu hết cũ giai đoạn bảo trì, bảo dưỡng Ngay Bệnh viện lớn Bệnh viện TƯQĐ 108 có 03 máy gamma camera SPECT, Bệnh viện Chợ Rẫy có 02 máy sử dụng 10 năm Miền Tây Nam có 01 Bệnh viện đa khoa Kiên Giang chụp kỹ thuật thơng thường như: tuyến giáp, xạ, hình xương Cơng nghệ PET có giá trị cao chẩn đốn ung thư sớm, tim mạch, thần kinh địi hỏi có dược chất FDG máy Cyclotron sản xuất chỗ chưa áp dụng nhiều Viêt Nam Hiện dược chất lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt cung cấp có dùng y tế I-131 chẩn đoán điều trị tuyến giáp, P-32 sử dụng giảm đau di xương Các xét nghiệm sử dụng chất đánh dấu Tc99m có ứng dụng rộng rãi để chụp chẩn đoán máy gamma camera SPECT phải nhập ngoại Do chưa sản xuất chỗ nên công nghệ PET sản phẩm khác Cyclotron không triển khai Tại Bệnh viện TƯQĐ 108 sử dụng máy Luận văn cao học Lê Đức Hà Cyclotron 30 MeV Viêt Nam cung cấp số sản phẩm dược chất phóng xạ đời sống dài sử dụng cho gamma camera SPECT Tl-201, I-123, In111 đáp ứng nhu cầu sử dụng xuất Máy Cycoltron sản xuất đồng vị phóng xạ có đời sống ngắn phục vụ cho chụp hình PET/CT khu vực Hà Nội tỉnh lân cận Các chất phóng xạ có đời sống ngắn F-18, C-11, N13 sản xuất từ máy cung cấp cho sở địa phương với bán kính lên đến 300 km 2.2 Cơng nghệ chẩn đốn ung thư sớm 2.2.1 Vai trị PET (Positron Emission Tomography) Y học PET phương pháp chẩn đoán y học hạt nhân đại cho phép thu nhận đồng thời tia gamma (kết phân rã positron) có mức lượng 511keV theo hướng ngược chiều 180 độ Trong khoảng 10 năm trở lại đây, nhờ phát triển khoa học kỹ thuật, đặc biệt sản xuất động vị phóng xạ từ cyclotron, cơng nghệ PET ngày có vai trị quan trọng y học, không lĩnh vực nghiên cứu mà cịn ứng dụng, phát triển nhanh chóng rộng rãi thực hành lâm sàng Hiện nay, nước công nghiệp phát triển, PET sử dụng thực hành lâm sàng lĩnh vực tim mạch, thần kinh, đặc biệt chẩn đoán điều trị ung thư 2.2.1.1 Các ứng dụng PET tim mạch Trong tim mạch, PET dùng đánh giá hình ảnh tưới máu tim (PET myocardial perfusion imaging), phân tích khả sống cịn tim (myocardial viability) 2.2.1.2 Hình ảnh tưới máu tim PET (PET myocardial perfusion imaging or PET MPI) Có nhiều chất đồng vị phóng xạ nghiên cứu sử dụng đánh giá dòng máu động mạch vành kỹ thuật PET Về mặt nguyên lý, dược chất phóng xạ SPECT-MPI, chất đồng vị phóng xạ sử dụng Luận văn cao học Lê Đức Hà Vị trí mô ảnh khối HU kết vị trí nước khơng khí định rõ nét HU, điểm pixel mành hình biểu thị cường độ sáng tối theo đơn vị HU Những pixel thường hiển thị ảnh khối HU NGUYÊN LÝ TẠO ẢNH PET/CT 4.5 Nguyên lý tạo ảnh PET/CT Hầu hết nhà cung cấp máy PET giới thiệu sản phẩm PET/CT mà CT loại xoắn ốc đa lát cắt (2-16 lớp) Sự khác biệt lớn hệ thống PET/CT vật liệu detector (ví dụ Bismuth Germanate hay BGO, Lutetium Oxyorthosilicate hay LSO, Gadolinium Orthosilicate hay GSO) thiết kế (ví dụ kiểu thu nhận 2-D hay 3-D, phạm vi quan sát trục hay FOV-field of view) yếu tố xác định hiệu suất hệ thống Thông thường, hệ thống PET thu nhận liệu mode 2-D Có nghĩa trùng hợp ghi bắt nguồn từ lát cắt mỏng đối tượng (hình 5) Để xác định lát cắt mỏng tránh tán xạ từ lát cắt bên ngồi collimator hay vách ngăn đặt hai mặt vòng detector Để thu thể tích ảnh, phạm vi quan sát trục phải mở rộng phải có vài vịng detector mặt đối diện Một nhược điểm dạng đầu dò hiệu phát tương đối hệ thống Hiệu phát hệ thống nâng cao cách bỏ vách ngăn hướng in-plane cho phép detector ghi trùng hợp từ tồn thể tích bên phạm vi quan sát trục, ảnh thu mode 3-D Điều cải thiện độ nhạy toàn hệ thống khoảng 5-7 lần Tuy nhiên, việc bù độ nhạy bù cục nhờ tăng số biến cố tán xạ biến cố ngẫu nhiên phát Hơn hình dạng mở rộng đặt yêu cầu tốc độ đếm detector nhấp nháy mạch điện tử phải lớn BGO vật liệu detector sử dụng hệ thống PET từ năm 70 hiệu phát cao BGO detector tương đối chậm (xác định dựa vào số phát xạ ánh sáng nó, xem bảng I) cần 1ms để xử lý biến cố phát Do thời gian xử lý tương đối dài đó, mà vật liệu 117 Luận văn cao học Lê Đức Hà khơng thích hợp sử dụng hệ thống PET hoạt động mode 3-D nơi tập trung phóng xạ phạm vi quan sát tạo chế độ liều điều trị y tế (1015mCi) Vì thời gian chết cao tỉ lệ biến cố ngẫu nhiên cao thông lượng photon lớn, mà hệ thống BGO hoạt động hiệu mode 3-D độ tập trung phóng xạ thấp Trong năm 90 trở lại đây, chất phát sáng LSO phát hiện, có thời gian phát sáng nhanh sáng so với BGO, với hiệu phát tương đương Do đặc tính mà vật liệu thích hợp dùng cho hệ thống hoạt động mode thu nhận 3-D mà không bị nhiều thời gian chết Dùng LSO, độ nhạy cải thiện PET 3-D hồn tồn dùng liều đưa vào bệnh nhân quét với hệ thống BGO 2-D, độ phân giải thời gian trùng hợp tốt thời gian xử lý biến cố ngắn Bảng I tóm tắt vài đặc tính chất phát sáng dùng cho hệ thống PET khác Việc thiết kế hệ thống PET/CT lĩnh vực phát triển nhanh việc cấu hình hệ thống hiệu cho ứng dụng khác chưa xác định Bảng II tóm tắt vài đặc điểm vài hệ thống PET/CT có Nói chung hệ thống PET/CT gồm hai hệ thống PET CT riêng biệt trục Chúng chia sẻ chung giường hai ảnh quét thực nối tiếp (hình 6) Một vùng đối tượng sẽ thu nhận ảnh PET CT sau tổng hợp lại nhờ phần mềm chuyên dụng 118 Luận văn cao học Lê Đức Hà Hình 4.44 PET/CT gồm hai hệ thống riêng biệt có trục Một vùng đối tượng tạo ảnh sau tổng hợp lại phần mềm Cả PET CT tạo thể tích ảnh ghi vùng Các thể tích ảnh tái tạo lại nhờ kỹ thuật tái tạo ảnh cắt lớp CT nói chung tái tạo lại nhờ phương pháp gọi filtered back projection (FBP) Thuật tốn thích hợp việc tái tạo liệu có giá trị thống kê tốt CT tia X Tuy nhiên liệu PET thuật tốn khơng tối ưu, ảnh quét toàn thể, mà giá trị thống kê liệu thường thấp Dữ liệu PET nói chung tái tạo nhờ kỹ thuật tái tạo lặp MLEM, OSEM, MAP Nói chung phương pháp tái tạo đại số thông qua phép lặp để tái tạo lại ảnh mà thích hợp với liệu thu Các phương pháp yêu cầu lượng tính tốn đáng kể, chất lượng ảnh cuối có cao hay khơng phụ thuộc vào thông số đầu vào số bước lặp hệ số làm phẳng (smoothing) Sau trình tái tạo ảnh số lớn ảnh cắt lớp kết hợp lại nhờ việc xếp chồng lát cắt lại với Ví dụ ca quét từ xương chậu lên tới cổ 119 Luận văn cao học Lê Đức Hà gồm 200-300 lát cắt khó khăn tối ưu việc biểu diễn định vị qua khối liệu Thông thường cặp dụng cụ quan sát khối trực giao dùng để người dùng định vị qua khối PET CT Tương ứng với trục mà vòng ảnh hiển thị đồng thời người dùng lựa chọn trục cắt trỏ Khi trỏ liên kết lát cắt PET CT tương ứng tự động hiển thị Thêm vào đó, ảnh tổng hợp với nhau, chẳng hạn ảnh PET hiển thị màu giả chồng lên ảnh CT Nhờ thay đổi mức độ suốt ảnh mà nhìn thấy ảnh PET định vị xác ảnh CT Hình 4.45 Ví dụ công cụ định vị PET/CT Hai hàng cho ta ảnh đối xứng trục tương ứng PET CT Hàng ảnh ghép mà ảnh PET hiển thị thang màu chồng ảnh CT 120 Luận văn cao học Lê Đức Hà CHƯƠNG V PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CHẨN ĐỐN UNG THƯ BẰNG PET/CT VỚI PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN KHÁC 5.1 Bệnh nhân chụp máy CT Scaner 5.1.1 Thông tin bệnh nhân - Bệnh nhân (ID): 0001 - Tuổi : 36 - Giới tính: Nam - Tiểu sử: Xuất huyết tiêu hóa năm 2005 - Xét nghiệm có: Nội soi, sinh thiết dày - Chẩn đoán: K hang vị dày 5.1.2 Cách thức tiến hành - Vùng quét cắt lớp: Từ vùng đỉnh đầu đến 1/3 xương đùi - Chỉ định: Chụp CT Scanner (không tiêm thuốc cản quang tĩnh mạch) - Giá thành: 100 USD - Chụp máy CT Scanner 04 slice hãng GE 5.1.3 Mô tả Ở bệnh nhân có tiền sử xuất huyết tiêu hóa triệu chứng đau vùng bụng kéo dài dựa kết nội soi, sinh thiết dày nên chẩn đốn bị K dày Nên ta ý nhiều tới hình ảnh cắt lớp vùng bụng tiểu khung Nhìn ảnh chụp cắt lớp CT Scanner ta nhận thấy: - Vùng đầu cổ: xuất vài hạch nhỏ, hạch lớn kích thước 8mm góc bên phải hàm Hầu khơng có thay đổi cấu trúc - Vùng ngực: xuất vài hạch nhỏ hố lách bên phải (kích thước < 10mm), hố lách bên trái khơng có Hầu khơng có thay đổi cấu trúc 121 Luận văn cao học Lê Đức Hà - Vùng bụng tiểu khung: xuất vài hạch nhỏ góc bờ cong nhỏ Các vùng gan, lách, tụy thượng thận khơng có bất thường Hầu khơng có thay đổi cấu trúc - Hệ xương, khớp: Khơng có thay đổi cấu trúc - Liều hiệu dụng: 12,3 msV (đạt yêu cầu an toàn xạ IAEA đề ra) 5.1.4 Kết luận Cần phải làm thêm số xét nghiệm khác Như vậy, chẩn đốn hình ảnh CT scanner khơng đem lại dấu hiệu rõ ràng để chẩn đoán xác định bệnh lý bệnh nhân 122 Luận văn cao học Lê Đức Hà 5.2 Chụp máy PET 5.2.1 Thông tin bệnh nhân - Bệnh nhân (ID): 0001 - Tuổi : 36 - Giới tính: Nam - Tiểu sử: Xuất huyết tiêu hóa năm 2005 - Xét nghiệm có: Nội soi, sinh thiết dày - Chẩn đoán: K hang vị dày 5.2.2 Cách thức tiến hành - Vùng quét cắt lớp: Từ vùng đỉnh đầu đến 1/3 xương đùi - Chỉ định: Chụp PET - Giá thành: 1300 USD - Chụp máy PET hãng GE sử dụng dược chất phóng xạ 18 FDG liều lượng: 9.5 mCi, đường máu: 5.3 mmol/l 5.2.3 Mô tả Ở bệnh nhân có tiền sử xuất huyết tiêu hóa triệu chứng đau vùng bụng kéo dài dựa kết nội soi, sinh thiết dày nên chẩn đốn bị K dày Nên ta ý nhiều tới hình ảnh cắt lớp vùng bụng tiểu khung Nhìn ảnh chụp cắt lớp PET ta nhận thấy: - Vùng đầu cổ: Hai bên đầu có tăng nhẹ chuyển hóa, hạch lớn góc phải đầu có kích thước mm, tăng chuyển hóa cao với SUV max 3.0 Có tăng chuyển hóa sinh lý vùng cổ - Vùng ngực: Phần trung thất tăng chuyển hóa bất thường Vùng chuyển hóa bất thường bên phải có kích thước 10mm với SUV max 4.9 - Vùng bụng tiểu khung: Thấy xuất vùng tăng chuyển hóa với SUV max 4.9 Một số vùng khác tăng nhẹ chuyển hóa - Hệ xương khớp: Xuất nhiều vùng tăng chuyển hóa bất thường - Liều hiệu dụng: 6,8 msV (đạt yêu cầu an toàn xạ IAEA đề ra) 123 Luận văn cao học Lê Đức Hà 5.2.4 Kết luận Có dấu hiệu bất thường , chẩn đoán ung thư vùng bụng tiều khung Chưa biết cụ thể chỗ thể Cần chụp CT Scanner Như vậy, chẩn đoán hình ảnh cắt lớp PET chưa xác định rõ bệnh nhân bị khởi phát ung thư từ chỗ thể 124 Luận văn cao học Lê Đức Hà 5.3 Chụp máy PET/CT 5.3.1 Thông tin bệnh nhân - Bệnh nhân (ID): 0001 - Tuổi : 36 - Giới tính: Nam - Tiểu sử: Xuất huyết tiêu hóa năm 2005 - Xét nghiệm có: Nội soi, sinh thiết dày - Chẩn đoán: K hang vị dày 5.3.2 Cách thức tiến hành - Vùng quét cắt lớp: Từ vùng đỉnh đầu đến 1/3 xương đùi - Chỉ định: Chụp PET/CT (không tiêm thuốc cản quang tĩnh mạch) - Giá thành: 1350 USD - Chụp máy PET/CT hãng GE (máy CT scanner 04 slice, máy PET hãng GE) sử dụng dược chất phóng xạ 18 FDG liều lượng: 9.5 mCi, đường máu: 5.3 mmol/l 5.3.3 Mơ tả Ở bệnh nhân có tiền sử xuất huyết tiêu hóa triệu chứng đau vùng bụng kéo dài dựa kết nội soi, sinh thiết dày nên chẩn đốn bị K dày Nên ta ý nhiều tới hình ảnh cắt lớp vùng bụng tiểu khung - Vùng đầu cổ: + Vài hạch nhỏ góc hàm hai bên (loge R, L) tăng nhẹ chuyển hóa, hạch lớn góc hàm bên phải có kích thước mm, tăng chuyển hóa cao với SUV max: 3.0 + Tăng chuyển hóa sinh lý amidan hai bên - Vùng ngực: + Không thấy hạch lớn hố thượng địn, trung thất tăng chuyển hóa bất thường 125 Luận văn cao học Lê Đức Hà + Vài hạch nhỏ hố hách bên phải tăng chuyển hóa, hạch lớn kích thước 10 mm với SUV max: 4.9 Vài hạch nhỏ hố nách trái khơng tăng chuyển hóa + Không thấy nốt bất thường nhu mô phổi - Vùng bụng tiểu khung: + Khối u hang vị dày tăng chuyển hóa với SUV max: 4.9 + Vài hạch nhỏ góc bờ cong nhỏ, hạch rốn gan tăng nhẹ chuyển hóa + Khơng thấy hình ảnh tổn thương tăng chuyển hóa bất thường gan, tụy, lách, thận thượng thận hai bên Tăng chuyển hóa sinh lý cấu trúc ống tiêu hóa cịn lại hệ tiết niệu - Hệ xương khớp: + Xuất nhiều ổ tổn thương tiêu xương tăng chuyển hóa bất thường thân đốt sống ngực D2, D6; thân xương ức; cung sau đốt sống L2; xương cánh chậu xương hai bên; ổ cối bên trái đầu xương đùi bên phải - Liều hiệu dụng: 19,2 msV (đạt yêu cầu an toàn xạ IAEA đề ra) 5.3.4 Kết luận Khang vị dày di hạch lân cận, hạch nách phải, di xương đa ổ, theo dõi di hạch góc hàm bên phải Như qua chụp PET/CT ta xác định rõ xác bệnh lý bệnh nhân mà hai phương pháp chụp độc lập PET CT xác định rõ xác 126 Luận văn cao học Lê Đức Hà 127 Luận văn cao học Lê Đức Hà Qua ta có nhận xét sau ưu nhược điểm chẩn đoán ung thư PET/CT: Ưu điểm: - Hình ảnh PET/CT cung cấp kết hợp hình ảnh cấu trúc chức nên xác định rõ vị trí, kích thước khối u ung thư chúng nhỏ (với u nhỏ cỡ < 2mm, có nhiều nhày người ta sử dụng dược chất phóng xạ 11C Methionine hay 11C Acetate để thay thế) mà can thiệp giải phẫu bệnh - Hình ảnh PET/CT cho ta thấy rõ vị trí, kích thước khối u mà phương pháp khơng thấy - Chẩn đốn ung thư PET/CT nhanh gọn không nhiều thời gian mà dễ dàng - Sử dụng PET/CT theo dõi trình phát triển khối u, di nên kết hợp với phương pháp khác như: xạ trị, hóa trị để điều trị bệnh ung thư đem lại hiệu cao so với phương pháp khác - Vùng thăm khám rộng, chẩn đoán u não, ung thư tiện liệt tuyến, ung thu nguyên phát Đánh giá khả sống tim, bệnh lý thần kinh Nhược điểm: - Giá thành ca chụp PET/CT cao nên chưa có nhiều người có điều kiện sử dụng dịch vụ - Trong vài trường hợp PET/CT không chẩn đoán phải sử dụng vài phương pháp khác phụ trợ khuyến cáo không sử dụng PET/CT để chẩn đoán (như hệ thần kinh trung ương tuyến giáp phụ nữ mang thai ) - Nếu khơng tn thủ quy trình trước sau chụp PET/CT dẫn đến hậu không tốt cho người bệnh người xung quanh (lượng dư phóng xạ tia dược chất phóng xạ gây người xung quanh ) 128 Luận văn cao học Lê Đức Hà KẾT LUẬN Như đề cập phần trên, ngày PET/CT ứng dụng nhiều thần kinh học, tim mạch ung thư học Trong thần kinh học, PET dùng ứng dụng để chẩn đoán đánh giá bệnh động kinh, chứng trí nhớ bệnh Alzheimer Nó cịn giúp phân biệt sớm bệnh Alzheimer chứng trí khác Trong thần kinh học, PET/CT ghi hình tưới máu tim đánh giá sống cảu tim làm tăng tỷ lệ phần trăm biểu bệnh lý tim chứng thiếu máu cục đánh giá sau ghép tim FDG-PET chấp nhận tiêu chuẩn vàng đánh giá sống tim Đặc biệt, PET/CT có tác dụng đặc biệt chẩn đốn ung thư tổn thương có đường kính < 1cm Khi chụp PET/CT phát bất thường chuyến hóa, ghi hình ảnh bệnh lý sớm cịn nhỏ chưa có thay đổi cấu trúc Ở bệnh nhân sau hóa trị, xạ trị, di tái phát kỹ thuật PET cho phép theo dõi, ghi lại hình ảnh cấu trúc chức để đưa hướng điều trị tốt Ngồi ra, luận văn cịn đưa ưu, nhược điểm phương pháp PET/CT chẩn đoán ung thư so với phương pháp khác Tuy nhiên, trình thực luận văn thạn chế mặt tài liệu, hạn chế thực tế, kiến thức cịn nhiều thiếu sót nên luận văn cịn nhiều thiếu sót Rất mong nhận góp ý thày cô, bạn bè, người quan tâm tới luận văn Hướng phát triển đề tài + Tìm hiểu ứng dụng, nâng cao phương pháp chẩn đoán ung thư sớm + Xây dựng phần mềm mô kết nối phương pháp chẩn đoán, điều trị ung thư sớm Một lần Cuối cùng, lần xin cảm ơn thày giáo PGS.TS Nguyễn Đức Thuận bác sĩ bên Bệnh viện Việt Đức tận tình hướng dẫn tơi thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thày cô, bạn bè, người thân động viện, giúp đỡ tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn 129 Luận văn cao học Lê Đức Hà MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I BẢN CHẤT VÀ CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN BỆNH UNG THƯ 1.1 Định nghĩa ung thư 1.2 Quá trình tiến triển tự nhiên ung thư 1.2.1 Giai đoạn khởi đầu 1.2.1.1 Giai đoạn khởi phát 1.2.1.3 Giai đoạn lan tràn 1.2.2 Ung thư tiến triển 1.2.3 Ung thư di CHƯƠNG II MỘT VÀI PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN UNG THƯ PET/CTSPECT 2.1 Thực trạng phát triển y học hạt nhân Việt Nam 2.1.1 Y học hạt nhân Việt Nam 2.2 Công nghệ chẩn đoán ung thư sớm 2.2.1 Vai trò PET (Positron Emission Tomography) Y học 2.2.1.1 Các ứng dụng PET tim mạch 2.2.1.2 Hình ảnh tưới máu tim PET (PET myocardial perfusion imaging or PET MPI) 2.2.1.3 Đánh giá khả sống tim (myocardial viability) 11 2.2.1.4 Các ứng dụng PET bệnh lý thần kinh 12 2.2.1.5 Các ứng dụng PET ung thư 14 2.2.1.6 PET chẩn đoán ung thư 14 2.2.1.7 Gía trị PET phân giai đoạn ung thư 14 2.2.1.8 Vai trò PET đánh giá đáp ứng điều trị ung thư 16 2.3.2 Vai trò SPECT (Single photon emission computed tomography) y học 16 2.3.2.1 SPECT hình ảnh tưới máu tim 17 2.3.2.2 Hình ảnh chức não 18 2.3.3 Cơng nghệ chẩn đốn hình ảnh ung thư sớm 19 2.3.4 Vai trò máy gia tốc hạt nhân cyclotron YHHN 21 CHƯƠNG III CƠ SỞ NGUYÊN LÝ CHỤP CẮT LỚP PHÁT XẠ POSITRON(PET) 25 3.1 Các phương pháp chụp cắt lớp sơ đồ thu chụp thông tin 25 3.1.1 Các phương pháp chụp cắt lớp 25 3.1.2.Sơ đồ thu chụp thông tin chụp cắt lớp: 25 3.2 Cấu tạo nguyên tử hạt nhân nguyên tử 28 3.3 Tính phóng xạ phản ứng hạt nhân 29 3.4 Các hoá chất đồng vị cho PET: 31 CHƯƠNG IV NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PET/CT 33 HỆ THỐNG MÁY PET 33 4.1 Quy trình xử lý tín hiệu tạo ảnh máy PET 33 4.1.1 Sơ đồ quy trình xử lý tín hiệu tạo ảnh 34 4.1.2 Phân tích hoạt động 35 4.1.2.1 Thu liệu 35 4.1.2.2 Hiệu chỉnh liệu 37 4.1.2.3 Khôi phục, xử lý hiển thị ảnh 47 T 31T T T 31T T T T 31T T 31T T 31T T 31T T 31T T T T T T T T T T T T T 31T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 31T T T T T T T T T 31T 31T 31T T 130 Luận văn cao học Lê Đức Hà 4.1.2.3.1 Tổ chức liệu 2D 47 4.1.2.3.2 Khôi phục 2D theo phương pháp giải tích 53 4.1.2.3.3 Khôi phục lặp 59 4.1.2.3.2 Tổ chức liệu 3D 67 4.1.2.3.2.1 Tổ chức liệu 3D 67 4.1.2.3.2.2 Khơi phục giải tích 3D phương pháp chiếu ngược có lọc 70 4.2 Phát photon phát từ chất đồng vị đánh dấu 72 4.2.1 Dò phát xạ 72 4.2.2 Độ phân giải thời gian phát trùng hợp: 77 4.3 Thu liệu đặc tính kỹ thuật PET 81 4.3.1 Các kiện dò chụp cắt lớp Positron 81 4.3.2 Sự hình thành ảnh PET 83 4.3.3 Sự phát triển loại chụp cắt lớp 91 4.3.4 Chỉ tiêu camera PET 93 HỆ THỐNG MÁY CT SCANNER 102 4.4 Cơ sở chụp cắt lớp X-quang 102 4.4.1 Phương pháp thu nhận thông tin 102 4.4.1.1 Nguyên lý chụp cắt lớp vi tính 102 4.4.2 Nguyên lý tạo ảnh chụp cắt lớp X quang 106 4.4.2.1 Định luật suy giảm 106 4.4.2.2 Định lý lớp cắt Fourier 109 4.4.2.3 Khôi phục chùm song song 111 4.4.2.4 Bậc thang tỷ trọng: 115 NGUYÊN LÝ TẠO ẢNH PET/CT 117 4.5 Nguyên lý tạo ảnh PET/CT 117 CHƯƠNG V PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CHẨN ĐOÁN UNG THƯ BẰNG PET/CT VỚI PHƯƠNG PHÁP KHÁC 121 5.1 Bệnh nhân chụp máy CT Scaner 121 5.1.1 Thông tin bệnh nhân 121 5.1.2 Cách thức tiến hành 121 5.1.3 Mô tả 121 5.1.4 Kết luận 122 5.2 Chụp máy PET 123 5.2.1 Thông tin bệnh nhân 123 5.2.2 Cách thức tiến hành 123 5.2.3 Mô tả 123 5.2.4 Kết luận 124 5.3 Chụp máy PET/CT 125 5.3.1 Thông tin bệnh nhân 125 5.3.2 Cách thức tiến hành 125 5.3.3 Mô tả 125 5.3.4 Kết luận 126 KẾT LUẬN 129 MỤC LỤC 130 T T T T T 31T T T T T T T T T T 31T T T T T T T T T T T T 31T T T T T T T T T T T T T T T T T T 31T T T T T T T T T 31T T 31T T 31T T 31T T 31T T 31T T 31T T 31T T 31T T T T 31T T 31T T 31T T 31T T T 31T 31T 131 ... loại ung thư khác ung thư vú, ung thư hắc tố, ung thư vùng đầu-cổ, ung thư buồng trứng, v.v… 2.2.1.8 Vai trò PET đánh giá đáp ứng điều trị ung thư Hiệu điều trị ung thư phụ thuộc nhiều vào kích thư? ??c... văn nghiên cứu chẩn đoán ung thư sớm PET/CT Cơ cấu nội dung luận văn: - Chương 1: Bản chất chế phát triển bệnh ung thư Luận văn cao học Lê Đức Hà - Chương 2: Một vài phương pháp chẩn đoán ung thư. .. cho phép phát ung thư phân biệt tổn thư? ?ng ác tính với khối u lành Gía trị PET xác lập chẩn đoán ung thư phế quản, ung thư vú, bệnh hạch ác tính, melanoma, ung thư thực quản, ung thư vùng đầu