3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.2.2.1. Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong chẩn đoán bệnh và xạ trị
Các đồng vị phóng xạ được ứng dụng rất rộng rãi trong y học để chẩn đoán và điều trị bệnh. Những kết quả đã được áp dụng nhanh chóng. Người ta đưa các đồng vị phóng xạ khác nhau vào trong cơ thể để theo dõi sự xâm nhập và di chuyển của các nguyên tố nhất định trong cơ thể. Chúng có tên gọi là “các nguyên tử đánh dấu” sẽ được nhận diện nhờ máy dò bức xạ. Nhờ phương pháp nguyên tử đánh dấu người ta có thể biết được chính xác nhu cầu về các nguyên tố khác nhau trong từng thời kì phát triển của cơ thể và trong tình trạng cơ thể bệnh lý khác nhau của các bộ phận của các cơ thể khác nhau khi thừa hoặc thiếu những nguyên tố đó. Ví dụ: người ta đã đưa đồng vị phóng xạ 24Na vào muối ăn, sau đó tiêm muối đó vào máu người hoặc động vật khác. Do bức xạ của nguyên tố 24Na ở những vị trí khác nhau của hệ thống tuần hoàn và từ đó biết được tốc độ tuần hoàn của máu trong các bộ phận của cơ thể. Tiến hành nghiên cứu như thế trên cơ thể người bệnh bị gãy tay, chân vì tai nạn, ta có thể xác định được tốc độ tuần hoàn của máu trong những bộ phận bị thương và trên cơ sở này ta có thể
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học44
quyết định xem là có cần phải cưa cụt hay không cưa cụt ở đâu nếu như không thể tránh việc đó. Khi ghép da chữa bỏng ta có thể dùng phương pháp tương tự để xác định tốc độ tuần hoàn của máu ở khu vực da ghép.
Một ví dụ khác là dùng iôt phóng xạ 131I để chẩn đoán và chữa bệnh. Từ lâu người ta đã biết là tuyến giáp trạng hấp thụ và sử dụng một lượng iôt tương đối lớn ở cơ thể. Cho người bệnh uống một lượng rất nhỏ 131I ta có thể xác định được tốc độ hấp thụ iôt của tuyến giáp trạng và nhờ đó có thể biết được là tuyến giáp có hoạt động bình thường không. Trong trường hợp không bình thường ta có thể biết là bệnh nhân bị bệnh ưu năng giáp trạng hoặc thiểu năng giáp trạng. Người ta cho bệnh nhân uống một lượng lớn iôt phóng xạ. Nếu người đó bị ưu năng giáp trạng, bức xạ của iôt có tác dụng tốt đối với tế bào và sẽ làm tuyến giáp trạng nhỏ lại. Đồng vị 131I còn dùng để nghiên cứu chức năng của thận. Nếu nghi người bệnh có khối u ở não, ta tiêm cho người bệnh chất điodofluretxein có chứa 131I. Chất phóng xạ sẽ tập trung ở khối u, nhờ vậy ta có thể mổ lấy khối u.
Chất phóng xạ dùng để nghiên cứu sự hình thành và phát triển của xương, răng. Đồng vị 32P được hồng huyết cầu đang trưởng thành hấp thụ nhanh hơn là hồng huyết cầu đã trưởng thành. Cho nên người ta dùng nó để chữa bệnh tăng hồng cầu. Đồng vị của photpho cũng còn dùng để xác định vị trí khối u của bệnh ung thư ở ngực và khối u ở não. Người ta đưa đồng vị phóng xạ 35S vào protit và dùng các chất đó để nghiên cứu quá trình trao đổi protit và còn dùng để xác định tốc độ biến đổi protit huyết tương trong cơ thể. Sắt phóng xạ 59Fe có tác dụng rất tốt để nghiên cứu quá trình hình thành hồng huyết cầu và huyết cầu tố ở người
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học45
thiếu máu. Axit axetylsalixylic (aspirin) và các salixylat khác đã được đánh dấu bằng 14C dùng để nghiên cứu tốc độ thủy phân, hấp thụ và trao đổi các salixylat trong cơ thể.
Một thiết bị chẩn đoán y khoa hiện đại có sử dụng đồng vị phóng xạ là máy quét các lớp bức xạ Positron: máy quét PET. Người ta đưa một đồng vị có trong một dung dịch vào cơ thể người bệnh, ở đó đồng vị này phân rã phóng xạ và giải phóng Posiontron. Một Posiontron huỷ một cặp electron và phát xạ hai tia gamma. Máy quét PET sẽ phát hiện các tia gamma và định vị xác định vị trí các đồng vị đã bức xạ Posiontron rồi gửi thông tin về một máy vi tính. Trên màn hình của máy sẽ hiện lên một bản đồ ba chiều của sự phân bổ đồng vị.
Hình 2.1: Máy PET
Bằng cách này có thể tìm được một cách chi tiết nhiều vấn đề, ví dụ như vấn đề các phần khác nhau của não sử dụng các chất dưới dạng như thế nào trong quá trình con người giải quyết một bài toán trí tuệ hoặc thực hiện một công việc chân tay. Qua bản đồ mà máy quét PET vẽ ra, nhu cầu về các dinh dưỡng tương ứng với các công việc cụ thể được làm sáng tỏ qua việc giải phóng các Posiontron từ các đồng vị phóng xạ ở những phần khác nhau của não.
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học46
Bức xạ từ các chất phóng xạ chiếu vào cơ thể với liều cao có thể gây ra hiện tượng ion hoá trên đường nó đi qua vách tế bào, và nếu các phân tử ADN bị ion hoá thì tế bào có bị ung thư. Nhưng mặt khác nếu liều bức xạ thấp thì tế bào có thể hình thành một đường ion hoá qua nó mà vẫn chịu đựng được và các chất của tế bào chỉ bị hư hại chút ít hoặc thậm chí không bị hư hại. Các vệt ion hoá cũng có thể đưa một lượng gốc tự do nào đó trong tế bào và làm thay đổi tính chất hoá học của tế bào, dẫn đến nhiều hệ quả có thể. Mỗi dạng bức xạ có một mức phóng xạ nền tiêu chuẩn mà nó không gây hại chút nào cho cơ thể người. Bức xạ gamma được coi là một trong các bức xạ nguy hiểm nhất trong số các bức xạ vì nó khó ngăn cản và có thể tác động đến mọi mô và cơ quan trong cơ thể.
Khi cần nguồn xạ năng lượng lớn hơn X quang như trong xạ trị thì người ta dùng thiết bị Telecobalt, hay gần đây là dùng máy gia tốc tuyến tính. Máy gia tốc tuyến tính truyền chùm electron năng lượng cao vào sâu trong khối tế bào cần điều trị như các khối u. Vì chùm tia electron rất dễ căn chuẩn, nó chiếu thẳng vào các khối u và phá huỷ khối u trong thời gian vài tuần mà không gây tổn hại gì nhiều cho tế bào xung quanh hoặc cho da. Các tế bào xung quanh nếu bị ảnh hưởng sẽ có thời gian phục hồi giữa các đợt điều trị. Khi cần thiết, máy gia tốc tuyến tính có thể chụp ảnh các cơ quan nội tạng với hình ảnh rõ hơn nhiều so với chụp X quang.
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học47
Hình 2.2: Chẩn đoán bằng phương pháp soi hình (chụp X quang)
Nguồn phóng xạ rất mạnh có thể được dùng để khử trùng các dụng cụ như dụng cụ phẫu thuật găng tay, dụng cụ không thể khử trùng bằng nhiệt độ cao. Một số loại thuốc cũng được khử trùng bằng chiếu xạ.
Bức xạ phóng xạ có thể dùng để trị bệnh ung thư. Bức xạ tuy có hại cho người bệnh nhưng có thể giết chết một số tế bào ung thư và thường là giúp cho bệnh thuyên giảm. Do các tế bào ung thư dễ bị giết chết vì bức xạ hơn các tế bào bình thường cho nên khi chữa trị bằng bức xạ (xạ trị) người ta dùng một liều bức xạ thích hợp đủ để diệt các tế bào ung thư mà không gây tổn thương cho các tế bào lành. Có thể chiếu nhiều chùm bức xạ theo các vệt khác nhau cắt nhau tại nơi có khố u, như thế tăng cường tác dụng diệt các tế bào ung thư mà không ảnh hưởng nhiều tới các tế bào lành chỉ tiếp xúc với một hoặc hai vạch xạ. Đồng vị
60
Co có nhiều ưu việt so với rađi hay tia rơnghen, đó là nguồn bức xạ trị tế bào ung thư. Có thể xử lý kim loại Coban cho có hình dạng thích hợp tiện lợi với việc sử dụng, sau đó cho vào lò phản ứng có bức xạ nơtron mật độ cao, Coban sẽ thành chất phóng xạ mạnh. Coban rất rẻ so với rađi và có thể sản xuất ra Coban
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học48
số lượng vượt xa tổng số rađi nguyên chất có trên thế giới. Những thiết bị lớn dùng trong bệnh viện gọi là “bom Coban” dùng chữa bệnh ung thư và khối u định vị có kết quả tốt.
Ở Việt Nam, kĩ thuật nguồn kín dùng trong xạ trị được áp dụng từ những năm 1960 tại Bệnh viện K- Hà Nội. Trung tâm ung bứu Tp. Hồ Chí Minh và một số bệnh viện quân đội. Năm 1971, hai khoa y học hạt nhân tại Bệnh viện Bạch Mai – Hà Nội và Bệnh viện Chợ Rẫy – Tp. Hồ Chí Minh được hình thành. Từ thời điểm đó, kỹ thuật nguồn hở hay đồng vị phóng xạ được sử dụng để chẩn đoán và điều trị bệnh với một số thiết bị đơn giản như máy quét hiện hình, xạ ký thận hay các máy đo độ tập trung của iôt trong tuyến giáp. Đáng kể là từ khi lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt được đưa vào hoạt động với một trong các chức năng chủ yếu là nghiên cứu sản xuất đồng vị phóng xạ và dược chất đánh dấu thì số lượng các khoa y học hạt nhân ngày càng tăng nhanh và đến nay trên hai mươi khoa y học hạt nhân được hình thành trên phạm vi toàn quốc, nhiều thiết bị hiện đại được nâng cấp và trang bị. Nếu năm 1992 cả nước ta chỉ có một hệ máy hiện
Trương Thị Thủy – K33A – Sp Hóa học49
hình Gamma Camera thì đến cuối năm 1998 số lượng máy Gamma Camera và thậm chí có cả SPECT đã lên chín hệ. Trung bình mỗi tháng khoảng một trăm bệnh nhân đối với các khoa có quy mô nhỏ và gần một nghìn bệnh nhân với các khoa có quy mô lớn được chẩn đoán và điều trị bệnh.
Các đồng vị phóng xạ và dược chất đánh dấu cung cấp cho các khoa y học hạt nhân được sản xuất tại lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt hoặc nhập ngoại. Các loại đồng vị chính được sản xuất tại Đà Lạt là tấm áp P – 32 để điều trị các bệnh ngoài da; dung dịch I-131 dưới dạng tiêm hoặc uống chẩn đoán và điều trị bệnh bứu cổ; Tc-99m để hiện hình tìm các khối u bất thường trong não và tuyến nước bọt; các dược chất phóng xạ dưới dạng kit in-vivo đánh dấu với Tc-99m để hiện hình chẩn đoán chức năng và bệnh lý các cơ quan nội tạng của cơ thể như thận, gan, phổi, hệ tiêu hóa. Hàng năm, khoảng 150 Ci chất phóng xạ các loại được sản xuất tại Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt, đáp ứng khoảng 60% nhu cầu của nghành y tế.