Trường điện từ sóng điện từ trong y học

Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ - - VÕ ĐÀI Trường điện từ - sóng điện từ y học KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP SƯ PHẠM VẬT LÝ - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí MỤC LỤC A MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc nội dung luận văn B NỘI DUNG Chương I: SỰ RA ĐỜI LÍ THUYẾT ĐIỆN TỪ TRƯỜNG CỦA MAXWELL 1.1 Giới thiệu nhà vật lý James Clerk Maxwell 1.2 Cơ sở xây dựng lí thuyết điện từ trường Maxwell 10 1.3 Những nghiên cứu thực nghiệm xác minh tồn trường điện từ 10 1.3.1 Thí nghiệm Hertz khẳng định giả thuyết Maxwell 10 1.3.2 Máy vô tuyến điện Popov 12 Chương II: GIẢ THUYẾT VÀ HỆ PHƯƠNG TRÌNH MAXWELL VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 13 2.1 Hai giả thuyết Maxwell 13 2.1.1 Giả thuyết thứ 13 2.1.2 Giả thuyết thứ hai 13 2.2 Một số khái niệm trường điện từ 13 2.2.1 Vectơ cường độ điện trường 13 2.2.2 Vectơ điện cảm vectơ phân cực điện 13 2.2.3 Vectơ cảm ứng từ 14 2.2.4 Vectơ cường độ từ trường vectơ phân cực từ 14 2.2.5 Dòng điện dẫn mật độ dòng điện dẫn 15 2.2.6 Dòng điện dịch mật độ dòng điện dịch 15 2.3 Hệ thống phương trình trường điện từ 15 - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí 2.3.1 Phương trình Maxwell - Faraday 15 2.3.2 Phương trình Maxwell - Ampere 16 2.3.3 Định lí Ostrogradsky - Gauss điện trường: 16 2.3.4 Định lí Ostrogradsky - Gauss từ trường: 16 2.3.5 Hệ phương trình Maxwell 16 2.3.5.1 Hệ phương trình Maxwell thứ 17 2.3.5.2 Hệ phương trình Maxwell thứ hai 17 2.4 Tính tương đối trường điện từ 17 Chương III: CÁC TÍNH CHẤT CỦA SĨNG ĐIỆN TỪ VÀ THANG SÓNG ĐIỆN TỪ 21 3.1 Sóng điện từ 21 3.1.1 Khái niệm 21 3.1.2 Tính chất 21 3.2 Phương trình truyền sóng điện từ 21 3.3 Sóng điện từ sóng ngang - Đồ thị sóng điện từ 22 3.3.1 Sóng điện từ sóng ngang 22 3.3.2 Đồ thị sóng điện từ 24 3.4 Năng lượng thơng sóng điện từ 24 3.4.1 Năng lượng sóng điện từ 24 3.4.2 Năng thông sóng điện từ 25 3.5 Thang sóng điện từ 26 Chương IV: SÓNG ĐIỆN TỪ TRONG Y HỌC 28 4.1 Sóng vơ tuyến 28 4.1.1 Tính chất 28 4.1.2 Hướng điều trị 28 4.1.2.1 Điều trị thẩm mỹ 28 4.1.2.2 Sóng vơ tuyến có tác dụng giúp làm hạ huyết áp 29 4.1.2.3 Điều trị sẹo mụn trứng cá tần số sóng vơ tuyến 30 4.1.2.4 Phương pháp cắt amiđan máy Coblator 31 - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí 4.1.2.5 Điều trị ung thư gan sóng cao tần 32 4.1.2.6 Điều trị viêm gân mãn tính sóng vơ tuyến 32 4.1.2.7 Điều trị chứng viễn thị sóng vơ tuyến 33 4.1.3 Tác hại sóng vơ tuyến tần số thấp thể người 34 4.2 Tia T 38 4.2.1 Tính chất 38 4.2.2 Hướng điều trị 38 4.3 Tia hồng ngoại 39 4.3.1 Tính chất 39 4.3.2 Hướng điều trị 39 4.4 Ánh sáng khả kiến 40 4.4.1 Tính chất 40 4.4.2 Hướng điều trị 41 4.4.2.1 Điều trị mụn trứng cá 41 4.4.2.2 Điều trị viêm mũi dị ứng 42 4.5 Tia tử ngoại 43 4.5.1 Tính chất 43 4.5.2 Phân loại 43 4.5.3 Nguồn tạo tia tử ngoại 44 4.5.3.1 Ánh sáng mặt trời 44 4.5.3.2 Đèn tử ngoại thủy ngân 44 4.5.4 Hướng điều trị 45 4.5.4.1 Phát triển khả điều trị ung thư 45 4.5.4.2 Khử trùng - Diệt khuẩn 45 4.5.4.2.1 Khái niệm liều sinh học tử ngoại 45 4.5.4.2.2 Phương pháp đo LSH 45 4.5.4.2.3 Điều trị số bệnh da bệnh xương 46 4.5.4.3 Tác dụng hệ thần kinh 47 4.5.5 Tác dụng phụ tia tử ngoại 47 - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí 4.5.5.1 Tia tử ngoại ảnh hưởng xấu đến da người 47 4.5.5.2 Tia tử ngoại tác động đến tế bào 48 4.5.5.3 Ảnh hưởng tia tử ngoại đến mắt cách phòng tránh 49 4.6 Tia Ronghen (Tia X) 49 4.6.1 Tính chất 49 4.6.2 Hướng điều trị 50 4.6.2.1 Máy chụp X-quang 50 4.6.2.1.1 Máy chụp X-quang gì? 50 4.6.2.1.2 Phương thức hoạt động máy chụp X-quang kỹ thuật số 50 4.6.2.2 Máy chụp cắt lớp 53 4.6.2.3 Xạ trị tia X bệnh ung thư 53 4.6.2.4 Lịch sử phát triển hệ thống điều trị tia X bệnh viện Đa khoa Đà Nẵng - TP Đà Nẵng 54 4.6.3 Tác dụng phụ tia X 55 4.7 Tia gamma 56 4.7.1 Tính chất 56 4.7.2 Hướng điều trị: Phẫu thuật dao Gamma 56 4.7.2.1 Khái niệm 56 4.7.2.2 Lịch sử phát triển phương pháp xạ phẫu tia gamma 56 4.7.2.3 Nguyên lý hoạt động 57 4.7.2.4 Ưu nhược điểm phương pháp xạ phẫu tia gamma 59 4.7.3 Tác dụng phụ tia gamma 60 C KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí A MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý môn khoa học nghiên cứu quy luật vận động tự nhiên, từ thang vi mô (các hạt cấu tạo nên vật chất) thang vĩ mô (các hành tinh, thiên hà vũ trụ) Đối tượng nghiên cứu vật lý bao gồm vật chất, lượng, không gian thời gian Bên cạnh dạng vận động vật lý như: vận động học, vận động nhiệt, vận động hấp dẫn vận động nguyên tử vận động điện từ đóng vai trị quan trọng vật lý Ngành điện từ học ngành vật lý nghiên cứu giải thích tượng điện, tượng từ, mối quan hệ chúng Ngành điện từ học kết hợp điện học từ học điện từ có mối quan hệ mật thiết với Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian vùng xuất điện trường xốy, biến thiên theo thời gian điện trường làm xuất từ trường biến thiên Điện trường biến thiên từ trường biến thiên tồn không gian, chúng biến đổi trường thống gọi điện từ trường Các tương tác điện tương tác từ gọi chung tương tác điện từ Lực xuất tương tác lực điện từ, bốn loại tương tác tự nhiên (bên cạnh tương tác hấp dẫn, tương tác mạnh tương tác yếu) Năm 1856 1864, nhà vật lí James Clerk Maxwell cơng bố hai cơng trình “Về đường sức từ Faraday” “Lí thuyết động lực điện từ trường” đánh dấu đời thuyết điện từ - bước ngoặt lớn cho tồn nhân loại Ơng khám phá luồng ánh sáng dòng điện di chuyển với vận tốc, ám mối liên hệ mật thiết quang tử (là chất vô thể) với điện tử, từ đưa giả thuyết: ánh sáng sóng điện từ Những phương trình điện từ tiếng ơng tiền đề quan trọng cho đời lí thuyết trường điện từ - bước tiến lớn khoa học kĩ thuật ngày Trong xã hội ngày nay, tiến khoa học kĩ thuật giúp đời sống sinh hoạt - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí người ngày văn minh Trường điện từ - sóng điện từ có nhiều ứng dụng sống, từ việc liên lạc với qua điện thoại, sử dụng phương tiện truyền thanh, truyền hình, hay internet khơng dây, việc nấu nướng, nghiên cứu thiên hà xa xơi cách trái đất hàng nghìn năm ánh sáng… Tuy nhiên việc áp dụng điện từ trường vào y học, chữa trị bệnh tật cho người nghiên cứu y khoa vấn đề quan trọng xã hội Việc nghiên cứu sóng điện từ ứng dụng quan trọng y học vấn đề quan trọng Vật lý học Y học Để nâng cao hiểu biết thân điện từ trường mở rộng thêm vốn hiểu biết mình, em định chọn đề tài làm khóa luận tốt nghiệp : “Trường điện từ - sóng điện từ y học” MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Mục đích, u cầu đề tài trình bày cách trọn vẹn nội dung lí thuyết sóng điện từ: từ đời, giả thuyết Maxwell trường điện từ, tìm hiểu tính chất sóng điện từ, thiết lập phương trình truyền sóng điện từ, phân loại sóng theo thang sóng điện từ, hướng điều trị riêng tác dụng phụ loại sóng điện từ Y học ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: + Trường điện từ + Sóng điện từ + Sóng điện từ y học - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lí thuyết trường điện từ Maxwell, phương trình trường điện từ Maxwell, cách thiết lập nên phương trình truyền sóng điện từ, hướng điều trị sóng điện từ lĩnh vực Y học 4.NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu, tìm hiểu phương trình James Clerk Maxwell sóng điện từ, - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí sóng điện từ thang sóng điện từ - Tìm hiểu ứng dụng quan trọng thang sóng điện từ đem lại lợi ích Y học, đồng thời tìm hiểu tác dụng phụ sóng điện từ sức khoẻ người sinh vật khác PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp để thực đề tài nghiên cứu tài liệu tham khảo, tổng hợp tài liệu kết hợp với vận dụng kiến thức điện - từ học học, đồng thời trao đổi xin ý kiến đóng góp thầy bạn bè ĐĨNG GĨP CỦA LUẬN VĂN - Việc nghiên cứu tìm hiểu đề tài “Trường điện từ - sóng điện từ y học” nhằm cung cấp cho bạn đọc kiến thức hệ phương trình điện từ Maxwell, hiểu biết sóng điện từ ứng dụng thực tiễn Y học, để từ giúp bạn đọc hiểu thêm điện từ trường - Khố luận làm tài liệu cho bạn sinh viên học môn Dao động sóng, Điện từ học, đọc để tham khảo điện từ trường ứng dụng Y học - Khố luận cung cấp thêm phần kiến thức, trợ giảng cho giáo sinh vật lý chương trình dạy học vật lý lớp 12, chương IV Dao động sóng điện từ CẤU TRÚC VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN - Luận văn gồm ba phần chính: Phần Mở Đầu, Nội Dung, Kết Luận - Nội dung luận văn gồm bốn phần:  Chương I: Sự đời lí thuyết điện từ trường Maxwell  Chương II: Giả thuyết hệ phương trình Maxwell trường điện từ  Chương III: Các tính chất sóng điện từ thang sóng điện từ  Chương IV: Sóng điện từ y học - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí B NỘI DUNG Chương I: SỰ RA ĐỜI LÍ THUYẾT ĐIỆN TỪ TRƯỜNG CỦA MAXWELL 1.1 Giới thiệu nhà vật lý James Clerk Maxwell * James Clerk Maxwell sinh ngày13 - 1831 Edinburgh, Scotland, ngày - 11 - 1879 * Ơng nhà tốn học - vật lí học tiếng kỉ 19 có ảnh hưởng sâu sắc tới vật lí kỉ 20 Ơng người xây dựng nên lí thuyết trường điện từ, dạng thống bao gồm điện trường từ trường, đồng thời đưa giả thuyết: ánh sáng loại sóng điện từ * Những cống hiến Maxwell: - Năm 1855 - 1856, Maxwell viết viết mang tên “Về đường sức từ Faraday” (On Faraday’s lines force) Thông qua viết, ông mơ tả tương tác điện từ trường cách sử dụng công thức toán học thực nghiệm - Maxwell thiết lập khoảng 20 phương trình điện động lực học Sau này, nhà vật lý Oliver Heaviside cô đọng thành hệ phương trình Maxwell gồm phương trình sau ơng qua đời Qua nghiên cứu phương trình, Maxwell nhận sóng điện từ truyền tốc độ gần vận tốc ánh sáng, đó, ánh sáng thân phải cấu thành từ sóng điện từ Ơng cịn chứng minh điện lực từ lực hai khía cạnh bổ sung cho lực điện từ - Năm 1864, toàn tập phát triển điện từ Maxwell xuất báo ơng mang tên: Về lí thuyết động lực học trường điện từ - Đến năm 1873, Maxwell cung cấp trình bày chi tiết lí thuyết điện từ ông sách: “Chuyên luận điện từ” - Trang - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí 1.2 Cơ sở xây dựng lí thuyết điện từ trường Maxwell Dựa ý tưởng Michael Faraday tượng điện trường, Maxwell mở rộng thuyết động học chất khí mặt tốn học để xây dựng nên lí thuyết phương pháp thực nghiệm Kết Maxwell thiết lập nên 20 phương trình bao gồm 20 ẩn số vào năm 1865 Các phương trình Maxwell bao gồm định luật điện trường từ trường Sau đó, vào năm 1884, Oliver Heaviside Willard Gibbs viết lại 20 phương trình Maxwell dạng phương trình vectơ dựa tính đối xứng trường biểu diễn toán học Và sở cho vật lý đại sau (đó thuyết tương đối hẹp vật lý lượng tử) Các phương trình Maxwell cịn cho phép tiên đốn tồn sóng điện từ, tức biến thiên điện từ trường truyền không gian với vận tốc xác định Bằng tính tốn thực nghiệm, Maxwell sóng điện từ ánh sáng có vận tốc, từ đó, ơng kết luận: “Ánh sáng sóng điện từ” 1.3 Những nghiên cứu thực nghiệm xác minh tồn trường điện từ 1.3.1 Thí nghiệm Hertz khẳng định giả thuyết Maxwell Heinrich Rudolf Hertz (sinh ngày 22 - - 1857, ngày 01 - - 1894) nhà vật lý người Đức, người làm sáng tỏ mở rộng lý thuyết điện từ ánh sáng đề James Clerk Maxwell Ông người chứng minh thỏa đáng tồn sóng điện từ cách chế tạo thiết bị để phát thu sóng vơ tuyến VHF hay UHF Năm 1885, Hertz trở thành giáo sư Đại học Karlsruhe, nơi ơng tìm sóng điện từ - Trang 10 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí loại phát xạ khơng nhìn thấy Đó tia X - Tia X gồm hai loại: + Tia X cứng: dạng tia X có bước sóng ngắn + Tia X mềm: dạng tia X có bước sóng dài - Tính chất đặc trưng: + Tia X có khả đâm xuyên mạnh: Tia X dễ dàng xuyên qua vải, gỗ, nhôm dày vài cm Tuy nhiên lớp chì dày vài mm chặn tia X + Tia X có khả tác dụng lên phim ảnh làm ion hóa chất khí Tia X có tác dụng làm phát quang nhiều chất + Tia X gây tượng quang điện hầu hết kim loại + Tia X có tác dụng sinh lí mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn 4.6.2 Hướng điều trị 4.6.2.1 Máy chụp X-quang 4.6.2.1.1 Máy chụp X-quang gì? - Máy chụp X-quang dụng cụ y học chẩn đốn hình ảnh, ứng dụng tính chất đặc biệt tia X-quang vào phương pháp chụp: nhằm chẩn đoán bệnh xác định chỗ xương gãy, mảnh kim loại người … - Máy chụp X-quang dụng cụ phổ biến bệnh viện, gồm số loại máy chuyên dụng sau: + Máy X-quang chụp cao tần + Máy X-quang chụp mạch tuyến vú + Máy X-quang nhi khoa + Máy X-quang nha khoa 4.6.2.1.2 Phương thức hoạt động máy chụp X-quang kỹ thuật số - Ống phóng tia X phận quan trọng máy X-quang, gồm có phận sau: cathode, anode, rotor, stator, vỏ bọc kim loai, vỏ bọc tia X Nó có chức tạo tia X với cường độ thích hợp cho việc điều trị bệnh - Nguyên tắc hoạt động: Giữa cathode anode điện gia tốc lớn từ - Trang 50 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí 20-300KV, electron phát từ âm cực (cathode) đốt nóng gia tốc điện trường, chúng va chạm vào anode Hầu toàn động electron chuyển thành nhiệt năng, khoảng 1% động biến đổi thành lượng tia X suốt trình xảy va chạm - Hiện nay, máy X-quang kỹ thuật số sử dụng rộng rãi, ảnh thu máy chụp dạng số thuận tiện cho việc lưu trữ vào máy tính hay truyền đi, chỉnh sửa dễ dàng - Máy X-quang kỹ thuật số máy chụp X quang có hỗ trợ máy tính CR (viết tắt Computed Radiography) Máy đời vào ăm 1981, có nhiều ưu điểm như: tiết kiệm thời gian, bảo vệ môi trường, giảm liều chiếu xạ bệnh nhân… * Sơ lược nguyên lý máy chụp X - quang kỹ thuật số: Hình 4.29 Sơ đồ thu nhận hình ảnh máy X-quang kỹ thuật số + Sau chụp bệnh nhân, phim kết có vùng đậm nhạt khác mô tả quan thể Khi tia X qua thể, bị quan thể hấp thụ phần Năng lượng tia X giảm tuân theo định luật Beer : - Trang 51 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí I = I0 e-μx Với: I0 , I: lượng tia X lúc đầu sau μ : hệ số suy giảm tuyến tính vật liệu, đặc trưng cho khả làm suy giảm lượng tia X vật chất x : quãng đường tia X qua + Các quan khác hấp thụ tia X khác Vì chùm tia X khỏi thể gồm tia có lượng khác nhau, mức độ tác động lên phim khác nên phim có vùng sáng tối mơ tả quan bên thể - Tia X sau chiếu qua bệnh nhân đến photpho (là dạng phim) Tấm photpho này, sau chiếu tia, đưa đến máy quét ảnh (Image Scanner) Máy qt ảnh có chức số hố hình ảnh thu được, làm cho photpho trở lại trạng thái ban đầu để dùng cho lần thu ảnh sau Hình ảnh số hố (digital image) truyền đến máy tính xử lý ảnh Tại ảnh thay đổi độ sáng, độ tương phản, tạo ảnh chứa xương, ảnh chứa mô… tuỳ theo mục đích bác sĩ Ảnh sau xử lý hiển thị, in phim, truyền qua mạng đến nơi khác hay lưu trữ hồ sơ bệnh nhân Hình 4.30 Cấu tạo tấm phim Photpho - Máy X-quang kỹ thuật số khác với máy X-quang thông thường chỗ: + Quá trình tạo ảnh đơn giản, nhanh chóng, khơng cần phịng tối X–quang cổ điển + Sử dụng máy in phim khô, đơn giản thân thiện với môi trường, không độc hại + Ảnh thu dạng số nên lưu trữ, truyền dễ dàng + Tấm thu nhận ảnh tái sử dụng nhiều lần (khoảng 20.000 lần) - Tuy nhiên, vốn đầu tư ban đầu cho máy lớn Và trở ngại bệnh viện địa phương nước ta - Trang 52 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí 4.6.2.2 Máy chụp cắt lớp - Máy chụp cắt lớp CT (viết tắt chữ Computed Tomography) dụng cụ y học dùng để chẩn đốn hình ảnh dựa vào tia X - Máy CT phát minh vào năm 1972 kỹ sư người Anh Godfrey Hounsfield thuộc phịng thí nghiệm EMI (Anh) nhà vật lý gốc Nam Phi Allan McLeod Cormack thuộc Đại học Tufts (Massachusetts, Hoa Kỳ) - Máy CT bắt đầu sử dụng rộng rãi từ thập kỷ 80 kỷ 20 Hiện nay, theo ước tính tồn giới có khoảng 30 000 máy CT - Máy CT có phương thức sử dụng tia X giống máy X-quang, nhiên có vài điểm khác biệt: Đó chùm tia X sử dụng “cắt” ngang qua thể người bệnh, phía bên kia, thay đặt phim, người ta dùng máy thu (detector) để ghi lại tín hiệu Tia X máy thu quay xung quanh bệnh nhân quỹ đạo quay nằm mặt phẳng để lấy liệu lát cắt Toàn liệu gọi liệu thô (raw data) Dữ liệu thô biến đổi thành hình ảnh phương pháp toán học 4.6.2.3 Xạ trị tia X bệnh ung thư - Phương pháp xạ trị tia X bệnh viện Chợ Rẫy - Việt Nam áp dụng thành công từ tháng năm 2003 bệnh nhân ung thư phổi, di hai ổ não - Kỹ thuật áp dụng cho u đặc, có đường kính 3,5 cm não, đầu, cổ, phổi, gan, cạnh cột sống, vùng chậu (ví dụ tuyến tiền liệt), tủy, dị dạng mạch máu não Từ trước đến khối u thường mổ hở, gây nhiều tai biến rủi ro - Trang 53 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí Nhiều trường hợp khơng xử lý triệt để sang thương - Tồn ca phẫu thuật điều khiển hệ thống computer Bệnh nhân làm mặt nạ để định vị chùm tia (mặt nạ che kín tồn đầu bệnh nhân, để chừa chỗ cần chiếu xạ) Sau có kết chẩn đốn máy chụp cắt lớp CT, liệu chuyển qua mạng đưa vào hệ thống lập kế hoạch theo không gian ba chiều - Tiếp đó, bác sĩ bắn chùm tia X lượng cao theo nhiều hướng khác tập trung vào khối u, làm cho trở nên bất hoạt chết vòng từ 12 đến 24 tháng mà không ảnh hưởng đến mô lành xung quanh - Bệnh nhân chịu xạ phẫu lần, không đau đớn, không cần gây mê hay gây tê, sau xạ phẫu 4.6.2.4 Lịch sử phát triển hệ thống điều trị tia X bệnh viện Đa khoa Đà Nẵng - TP Đà Nẵng - Năm 1975, đất nước thống Bệnh viện Đà Nẵng, có Phòng X quang nhà nước tiếp quản - Trước 1975, phòng X quang gồm 01 máy chụp phim 01 máy chiếu cũ - Năm 1996, máy cắt lớp vi tính (CT Scanner) khu vực Miền Trung Tây Nguyên lắp đặt Khoa mở thêm phương tiện chẩn đoán đại - Năm 1999, máy cắt lớp vi tính xoắn ốc lắp đặt để đáp ứng cho lượng bệnh nhân ngày tăng - Năm 2001, hàng loạt máy x quang cũ thay máy mới: máy cao tần, tăng sáng truyền hình cho phép thực nhiều kỹ thuật Điện quang quy ước Cũng năm này, hệ thống máy rữa phim tự động dần thay rữa phim tay - Năm 2002, máy X-quang C-arm, nguồn viện trợ ODA ( viết tắt cụm từ Official Development Assistance, hình thức đầu tư nước cho hỗ trợ phát - Trang 54 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí triển thức) đặt Khoa mở đầu cho phát triển Điện quang can thiệp, Khoa đầu khu vực Miền Trung phát triển ngành Điện quang can thiệp Hình 4.34 Máy X-quang C-arm bệnh viện Đà Nẵng (được sản xuất Hàn Quốc) - Năm 2003, máy Cộng hưởng từ Khu vực Miền Trung lắp đặt Khoa Một lần nữa, phương pháp chẩn đốn hình ảnh đại khác triển khai Bệnh viện Đà Nẵng - Năm 2006, hệ thống CR (Computed Radiology) khu vực lắp đặt Khoa, thay X quang tương tự X quang kỹ thuật số - Cùng năm 2006, máy cắt lớp vi tính dãy đầu thu trang bị Khoa, nâng cao khả chẩn đốn phương pháp cắt lớp vi tính - Ngày 1/1/2007 Khoa đổi tên Khoa Chẩn đốn hình ảnh từ tên Khoa X quang - Tháng 11 năm 2007, máy cắt lớp vi tính 64 dãy khu vực lắp đặt Khoa, nâng khả chẩn đoán phương pháp lên tầm cao - Cùng với phát triển nhân lực phương tiện, trang thiết bị nhanh đặc biệt khoảng 15 năm qua, nhiều kỹ thuật triển khai phát triển bắt nhịp chung với phát triển trung tâm lớn nước 4.6.3 Tác dụng phụ tia X - Tia X loại tia điện từ mang lượng lớn, có tác dụng sinh lí mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn Do đó, tác hại tia X người tương đương với - Trang 55 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí lợi ích - Tia X gây ảnh hưởng xấu thai nhi: Nếu người phụ nữ mang thai chụp Xquang nhiều lần giai đoạn hình thành phát triển phơi thai gây nguy hại cho thai (có thể gây chết phôi, dị dạng, chậm phát triển, gây ung thư cho thai nhi sau này) Vì vậy, người phụ nữ mang thai nên chụp X-quang trường hợp thật cần thiết - Tia X phá hủy tế bào sống thể người, gây biến đổi DNA, phân chia tế bào, hình thành mơ có nguy ung thư, ảnh hưởng xấu đến tế bào máu -Do đó, để bảo đảm an toàn sức khỏe cho bệnh nhân, bác sĩ thường đề nghị khoảng thời gian tốt lần chụp X-quang tháng 4.7 Tia gamma 4.7.1 Tính chất - Tia gamma γ sóng điện từ có bước sóng ngắn, 10 -11 m, có tần số 10 THz Đây dạng sóng điện từ có mức lượng cao - Do đó, tính chất đặc trung tia gamma khả xuyên thấu mạnh 4.7.2 Hướng điều trị: Phẫu thuật dao Gamma 4.7.2.1 Khái niệm - Phẫu thuật dao Gamma, gọi xác phương pháp xạ phẫu tia gamma, phương pháp sử dụng hệ thống phẫu thuật điều khiển tia gamma để điều trị các dạng u não số dạng u nhỏ khác 4.7.2.2 Lịch sử phát triển phương pháp xạ phẫu tia gamma: - Năm 1951, Giáo sư phẫu thuật thần kinh người Thụy Điển Lars Leksell (1907 1986) đưa khái niệm radiosurgey (xạ phẫu) khái niệm stereotactic (dùng phương pháp 3D) Ông bắt đầu nghiên cứu chế tạo thiết bị phẫu thuật tia phóng xạ - Năm 1967-1968, kỹ thuật phẫu thuật tia gamma bắt đầu sử dụng Thụy Điển Sau đó, cơng ty Elekta AB Thụy Điển đăng ký độc quyền thương hiệu Gamma Knife, độc quyền kiểu dáng phát triển thành số model dựa thiết kế ban đầu Đặc điểm chung thiết kế nguồn phát tia gamma giữ yên - Trang 56 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí (static) - Năm 1997, hệ thiết bị đời, hệ thống có đặc điểm khác với hệ thống Elekta AB Thay đứng yên, nguồn phát tia gamma quay, hệ thiết bị cịn gọi Hệ thống gamma xoay (Rotating Gamma System) 4.7.2.3 Nguyên lý hoạt động: - Tia gamma chiếu lên tế bào tới liều lượng định, xạ cung cấp lượng tới tế bào khối u làm thay đổi DNA tế bào Các tế bào khả phân chia, hấp thụ dẫn đến chết Liều dùng trường hợp cao gấp 3-5 lần so với liều phương pháp xạ trị - Do đó, vấn đề đặt phải chiếu chùm tia lên tế bào khối u phải đảm bảo an tồn cho tế bào bình thường xung quanh - Các thiết bị phẫu thuật tia gamma sử dụng nguồn cobalt-60 để phát xạ gamma Cobalt-60 đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã T = 5,271 năm Quá trình phân rã diễn sau: 60 Co 60 Ni* → 60Ni* + β- + ve → 60 Ni +γ + Năng lượng tia γ 2,5MeV (bước sóng λ=4,97.10 -13 m) - Có hai dạng phẫu thuật để điều trị u não: * Hệ thống gamma cố định Elekta AB: - Đây phương pháp xạ phẫu cũ áp dụng từ sau năm 1997 - Hệ thống có ba phận chính: + Bộ phận phát chùm tia gamma có 210 nguồn Cobalt-60, tổng liều 6.000Ci Các nguồn cobalt bố trí vật thể có dạng hình cầu tập trung vào điểm Điều giúp cho tia gamma riêng rẽ không gây nguy hại tế bào xung quanh khối u, điểm tập trung, lượng tia gamma lớn giúp tiêu - Trang 57 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí diệt khối u + Bộ phận định hướng (colimator helmet) gắn liền với phận phát tia gamma Bộ phận có dạng chụp hình cầu cố định, chứa bao (dụng cụ) định hướng + Bộ phận định vị không gian chiều nhằm "điều khiển" tia gamma đến nơi cần hội tụ (tức nơi cần chữa bệnh) * Hệ thống gamma quay: + Các thiết bị thuộc nhóm GammaART-6000TM (hiện đổi tên thành Vertex360) công ty American Radiosurgery hệ thống tương đương Trung Quốc OUR MASEP,… + Dao gamma quay có phận định hướng phận phát chùm tia gamma xếp đồng tâm quay quanh đầu người bệnh (isocenter) với vận tốc từ 2-4 vòng/phút  Bộ phận định hướng quay quanh đầu nên người bệnh dễ chịu so với bị gắn đầu vào mũ định hướng cố định dao gamma cũ Do khơng cần phải ngừng điều trị để thay đổi trường chiếu hệ thống gamma cố định  Hệ thống chắn ống định hướng làm giảm tán xạ tia gamma nên tia gamma không bị phát tán nơi khác, vừa tiết kiệm (nguồn) vừa an toàn (cho người bệnh nhân viên y tế), từ đem lại hiệu suất cao (chỉ cần 30 210 nguồn tia gamma dao gamma cũ đảm bảo công suất 6.000 Ci) Ngoài dạng thiết bị gamma chuyên cho phẫu thuật não, theo số tài liệu, cịn có dạng thiết bị dùng phẫu thuật thân (dao gamma thân) Theo tài liệu từ Internet, đa số thiết bị có xuất xứ Trung Quốc - Trang 58 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí 4.7.2.4 Ưu nhược điểm phương pháp xạ phẫu tia gamma: * Ưu điểm: - Phẫu thuật dao Gamma an tồn, hiệu quả, biến chứng khơng có tử vong - Chỉ định điều trị rộng rãi, bệnh nhân mổ hở - Phẫu thuật dao Gamma không cần phải gây mê - Khơng có nguy nhiễm trùng, khơng đau đớn - Khơng có vết mổ, khơng có sẹo * Nhược điểm: - Ngoài tác hại tia gamma gây (sẽ nói phần sau) phương pháp xạ phẫu áp dụng hiệu u có đường kính cm Do việc điều trị có hiệu việc phát khối u sớm - Phương pháp địi hỏi phải có đội ngũ vận hành máy tốt bao gồm thầy thuốc, kỹ sư, kỹ thuật viên có trình độ Hình 4.39 Dao gamma bệnh viện Chợ Rẫy (TP Hồ Chí Minh) * Hiện Việt Nam có số đơn vị trang bị dao gamma bệnh viện Trung - Trang 59 - Khóa luận tốt nghiệp ương Huế, bệnh viện Chợ Rẫy, Khoa: Vật lí Bệnh viện Trung ương Huế có dao gamma đầu dao gamma thân Hệ thống gamma quay trang bi Bệnh viện Bạch Mai (Hà Nội) Theo trung tâm gamma BV Trung ương Huế, dao gamma dùng để phẫu thuật rấ nhiều trường hợp: U tuyến yên, u tuyến tùng, màng não, u sọ hầu, u não tồn dư, dị dạng mạch máu não, đau dây thần kinh số V, Pakinson, động kinh xác định vị trí tổn thương, Tuy nhiên phương pháp mẻ Việt Nam nên số tranh cãi hiệu quả, tính an tồn 4.7.3 Tác dụng phụ tia gamma - Gamma tia phóng xạ, dùng lâu dài tia phóng xạ tàn phá tế bào ung thư đồng thời hủy hoại mơ lành gây ung thư Kể xạ trị máy cobalt 60 hay gia tốc liều gây hoại tử phận nằm gần vùng chiếu xạ Vì vậy, điều trị bướu não gamma cần phải có phối hợp bác sĩ chuyên khoa ngoại thần kinh, bác sĩ xạ trị ung bướu, kỹ sư vận dụng máy chiếu gamma để giúp định vị khối bướu cách xác bảo tồn mô lành não - Trang 60 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí C KẾT LUẬN Khóa luận mặt trình bày vấn đề sau: Nội dung khóa luận giúp có nhìn tổng qt đời lí thuyết điện từ trường Maxwell, toàn kiến thức trường điện từ Đồng thời, khóa luận giúp biết tính chất sóng điện từ ứng dụng quan trọng sóng sống, ứng dụng y học Khóa luận nghiên cứu tính tương đối trường điện từ hai hệ quy chiếu khác Khóa luận phân loại sóng điện từ, ứng dụng đa dạng loại sóng y học Ứng dụng sóng điện từ y học ứng dụng đa dạng phong phú nó, ví dụ khoa học kỹ thuật, thiên văn học, qn sự, hay nơng nghiệp,… Do đó, việc tìm hiểu thêm ứng dụng sóng điện từ vấn đề tiếp tục nghiên cứu Mặc dù em cố gắng hoàn thành tốt khóa luận khả phạm vi cho phép, chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận thơng cảm Thầy Cơ giáo bạn - Trang 61 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo: [1] Vũ Thanh Khiết (2001), Điện học, Nhà xuất giáo dục [2] Lương Duyên Bình (2003), Vật lý đại cương, nhà xuất giáo dục [3] Bộ Giáo dục - Đào tạo (2000), Dao động sóng, nhà xuất giáo dục [4] Bài giảng: Lí thuyết trường điện từ siêu cao tần , Hà Nội 2009, Chủ biên Ngô Đức Thiện, Học viện công nghệ bưu viễn thơng [5] Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội (2004), thực tập Vật lý đại cương (Phần Điện Từ) [6] Bộ Giáo dục - Đào tạo (2010), sách giáo khoa Vật lý 12 - Nâng cao, nhà xuất giáo dục Các website tham khảo [7] http://vi.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell [8] http://edu.go.vn/e-tap-chi/tin/6/53/9356/cong-hien-cua-james-clerk-maxwell.html [9] http://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%C6%B0%C6%A1ng_tr%C3%ACnh_Maxwell [10] http://vi.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertz [11] http://360.thuvienvatly.com/bai-viet/dien-quang/272-ban-chat-cua-buc-xa-dien-tu [12] http://elearning1.thuvienvatly.com/bai-viet/lich-su-vat-ly/346-lich-su-dien-tu-hocphan-12 [13] http://phanminhchanh.info/home/index.php/images/home/modules/modules.php?n ame=News&op=viewst&sid=316 [14] http://vn.innomed.asia/thiet-bi-tham-my/eprime/245/301 [15] http://huyetap.net/5344/song-vo-tuyen-co-tac-dung-giup-lam-ha-huyet-ap/ [16] http://scienceofacne.com/vi/in-depth-radio-frequency-rf-acne-therapy/ [17] http://triseo.com.vn/tri-seo-lom/dieu-tri-seo-lom-seo-chan-thuong-seo-mun-trungca [18] http://hoanmysaigon.com/index.php?option=com_content&task=view&id=3127& Itemid=126 - Trang 62 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí [19] http://hoanmysaigon.com/index.php?Itemid=126&id=1346&option=com_content &task=view [20] http://alobacsi.vn/2012011512003538p0c327/nguy-co-ung-thu-gan-va-cachphong-ngua.htm [21] http://tcyh.yds.edu.vn/2009/2009%20PB%20Tap%2013%20so%201%20%20HN%20Truong/CD%20Ngoai%20khoa%20ngay%202112/K%E1%BA%BET%20QU%E1%BA%A2%20BAN%20%C4%90%E1%BA% A6U%20%C4%90I%E1%BB%80U%20TR%E1%BB%8A%20VI%C3%8AM%2 0G%C3%82N%20M%E1%BA%A0N%20T%C3%8DNH.htm [22] http://ybacsi.com/y-hoc-pho-thong/show.php?get=1&id=nhankhoa/01_0007 [23] http://www.eva.vn/suc-khoe/dien-thoai-di-dong-co-the-gay-ung-thu-naoc131a66892.html [24] http://tintuc.xalo.vn/001578392882/Tim_thay_tia_T_co_the_thay_the_tia_Xquang.html [25] http://tintuc.xalo.vn/00692407992/Che_tao_mat_sieu_nhan.html [26] http://www.yoga.vn/nhantho/Thiet-bi-tri-lieu/Den-hong-ngoai-Sanitas-SIL06-vaSIL16.html [27] http://thaythuocvietnam.vn/vn/Dieu-tri-trung-ca-bang-anh-sang-di1233-Dieu-tritrung-ca-bang-anh-sang-n3062 [28] http://scienceofacne.com/vi/before-and-after-pics-blue-and-red-light-dualphototherapy/ [29] http://www.doca.com.vn/view/239_medinose -niem-vui-danh-cho-nguoi-biviem-mui-di-ung.htm [30] http://vatly3.forumvi.com/t23-topic [31] http://www.baomoi.com/Dieu-tri-ung-thu-bang-tia-tu-ngoai/82/7309900.epi [32] http://diendan.lsts.edu.vn/showthread.php?tid=1617 [33] http://vatly3.forumvi.com/t23-topic [34] http://uv100.com.vn/tin-tuc/Tia-tu-ngoai-co-hai-den-mat-442.html [35] http://www.dientuvietnam.net/forums/dien-tu-y-sinh-175/may-x-quang-19672/ - Trang 63 - Khóa luận tốt nghiệp Khoa: Vật lí [36] http://giaothonghospital.vn/index.php?page=news&do=detail&category_id=131& news_id=180#loopstart [37] http://vietbao.vn/Suc-khoe/Dieu-tri-ung-thu-bang-dao-tia-X/10830782/248/ [38] http://dananghospital.org.vn/kp_detail.php?id=23 [39] http://alobacsi.vn/q3124c205/chup-xquang-toi-5-lan-trong-2-thang-thi-co-anhhuong-den-suc-kh%E1%BB%8Fe-khong-a.htm [40] http://www.bme.vn/bmevn/bme/bme/chan-doan-hinh-anh/134 - Trang 64 - ... dung lí thuyết sóng điện từ: từ đời, giả thuyết Maxwell trường điện từ, tìm hiểu tính chất sóng điện từ, thiết lập phương trình truyền sóng điện từ, phân loại sóng theo thang sóng điện từ, hướng... loại sóng điện từ Y học ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: + Trường điện từ + Sóng điện từ + Sóng điện từ y học - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lí thuyết trường điện từ Maxwell,... lí thuyết điện từ trường Maxwell  Chương II: Giả thuyết hệ phương trình Maxwell trường điện từ  Chương III: Các tính chất sóng điện từ thang sóng điện từ  Chương IV: Sóng điện từ y học - Trang