Phép đo mức, thể tắch, lưu lượng chất lỏng

6. Các thuật ngữ quan trọng

2.4.7.2. Phép đo mức, thể tắch, lưu lượng chất lỏng

Đo mức chất lỏng: đối với chất lỏng trong bể kắn, có nhiều phương pháp đo mức bằng cách sử dụng các đồng vị phóng xạ, thường là đồng vị phát bức xạ gamma.

Đo thể tắch chất lỏng: trong một số trường hợp, bình chứa có hình dạng không xác định được bằng tắnh toán. Thể tắch của chất lỏng chứa trong bình đó có thể được xác định bằng cách hòa trộn một lượng xác định đồng vị vào chất lỏng. Sau đó người ta đo hoạt độ phóng xạ của chất lỏng trong bình đã hòa tan chất phóng xạ.

2.4.8. Sử dụng các tia phóng xạ trong khảo cổ và địa chất

2.4.8.1. Quả đất bao nhiêu tuổi?

Khi biết tốc độ phân huỷ của một ĐVPX (chu kì bán huỷ), ta có thể xác định được thời gian cần thiết để làm giảm đi một lượng chất nào đó. Chẳng hạn sự phân huỷ của urani-238 để biến thành chì-206 là cơ sở của phương pháp xác định tuổi của các loại đá trong vỏ Trái Đất. Ta biết rằng lúc sơ khai trong vỏ Quả Đất chứa urani Ờ 238 chứ không phải chì Ờ 206. Tỉ lệ hiện thời của U- 238/Pb- 206 là căn cứ để tắnh thời gian trôi qua từ khi đá được hình thành.

Sử dụng phương pháp đó người ta biết được tuổi của đá thay đổi từ 40 triệu đến 4000 triệu năm. Các nhà địa chất thường lấy tuổi của Quả Đất là 4 tỉ năm.

2.4.8.2. Xác định niên đại của những di vật khảo cổ bằng cacbon-14

Cơ sở của việc xác định niên đại bằng cacbon-14 là quá trình tạo thành cacbon-14 đồng thời với quá trình phân rã nó. Cacbon-14 được liên tục hình thành trên tầng cao của khắ quyển bởi sự va chạm của nơtron với nguyên tử nitơ.

H C n N 01 146 11 14 7   

Các nơtron được sinh ra khi các tia vũ trụ có năng lượng rất lớn va đập vào nguyên tử và phá vỡ nó thành nhiều mảnh.

Cùng lúc cacbon-14 mới được tạo thành, các đồng vị cacbon -14 đã có sẵn bị phân rã thành nitơ 147N bằng sự phóng xạ e N C 147 10 14 6   

Do sự phân rã và hình thành xảy ra đồng thời trong khắ quyển nên khắ quyển luôn chứa một lượng cacbon Ờ 14 với một lượng không đổi dưới dạng 14 2

6CO . Lượng này thâm nhập vào cây cỏ thông qua quá trình quang hợp của cây và từ cây cỏ chuyển sang động vật. Như vậy, tất cả mọi sinh vật đều có một tỉ lệ không đổi cacbon -14.

Bây giờ, khi động vật và thực vật chết đi thì sự hấp thụ thay thế cacbon-14 bị ngừng lại nhưng sự phân rã cacbon-14 vẫn tiếp tục. Giả sử cacbon-14 chiếm x tổng số cacbon trong cơ thể sinh vật. Sau khi sinh vật chết đi khoảng 5700 năm (chu kì bán huỷ của cacbon-14), lượng cacbon -14 chỉ còn một nửa tức là x/2. Sau 5700 nãm nữa thì lượng cacbon-14 còn lại là x/4. Chỉ cần so sánh nồng độ của cacbon-14 chứa trong một mẫu vật khảo cổ với nồng độ của cacbon-14 trong những vật liệu tương tự trong thời hiện tại là có thể tắnh được tuổi của mẫu vật nghiên cứu.

Bằng cách dùng ĐVPX của cacbon-14, người ta xác lập được niên đại của thời Cổ Ai Cập và kiểm tra được độ tin cậy của những di vật thời cổ.

2.5. CÁC ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC

Trong việc ứng dụng ĐVPX để chẩn đoán bệnh (còn gọi là chẩn đoán y học hạt nhân) người ta chia thành ba nhóm chắnh:

- Thăm dò chức năng các cơ quan trong cơ thể (functionl testing). Thắ dụ, thăm dò chức năng thuyến giáp, thăm dò chức năng thận, thăm dò chức năng hấp thụ ruộtẦ - Chụp hình các cơ quan trong cơ thể bằng phương pháp hạt nhân (nucler imging). Thắ dụ, chụp hình các buồng tim, chụp hình phổi, chụp hình các khối uẦ

Cả hai loại nghiệm pháp này đều đòi đưa ĐVPX vào cơ thể bệnh nhân.

- Xét nghiệm y học hạt nhân in vitro. Khác với hai nhóm chẩn đoán trên đều phải đưa thuốc phóng xạ vào cơ thể bệnh nhân (uống, tiêm, hắt, thở vào) nên gọi chúng là chẩn đoán YHHN in vivo, trong nhóm thứ ba này ta không phải đưa thuốc phóng xạ vào cơ thể bệnh nhân mà chỉ thêm các chất phóng xạ vào bệnh phẩm (huyết thanh hay huyết tương, nước tiểu, sữa,Ầ) để định lượng các chất có trong bệnh phẩm qua đó chẩn đoán bệnh. Thắ dụ điển hình của xét nghiệm YHHN in vitro là xét nghiệm định lượng phóng xạ miễn dịch học (RIA và IRMA) để định lượng các hoocmon, các kháng nguyên, kháng thể, các chất chỉ thị khối u (tumor markers).

Năm 1972, một hội đồng chuyên viên của tổ chức y tế thế giới (WHO) và ủy ban năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã tổng kết giá trị của 3 nhóm nghiệm pháp trên như trong bảng sau đây:

Bảng 2.1: Đánh giá các nghiệm phép chẩn đoán và điều trị bằng ĐVPX Cơ quan Thăm dò chức

năng Thăm dò hình thể định khu Xét nghiệm invitro Điều trị Tuyến giáp Tuyến cận giáp Các rối loạn nội tiết

Máu và cơ quan tạo máu Tim mạch Gan, mật Tụy Ống vị tràng Tuyến nước bọt Thận Phổi Xương Hệ thần kinh trung ương Các khối u Các bệnh lây lan +++ +++ +++ ++ +++ +++ ++ ++ + ++ +++ +++ ++ ++ +++ +++ + + +++ +++ +++ +++ +++ ++ ++ ++ ++ ++ +++ ++ +++ Chú thắch:

+++ Rất ắch lợi, không có phương pháp thay thế được hoàn toàn ++ Rất ắch lợi, nhưng có phương pháp khác có giá trị tương đương + Có ắch lợi

Từ đó đến nay đã hơn 25 năm, theo đánh giá chung của thế giới, YHHN sau nhiều thập kỹ phát triển nhanh nay đã chững lại và có xu thế chọn lọc hơn, chỉ phát triển những kỹ thuật thật sự ưu việt mà các kỹ thuật phi hạt nhân không thay thế được.

2.5.1.Những đặc điểm của y học hạt nhân (YHHN) hiện đại

Y học hạt nhân (YHHN) là một chuyên ngành sử dụng các ĐVPX hay các dược chất phóng xạ (DCPX) để chẩn đoán và điều trị bệnh. Khi chẩn đoán, điều trị phải đưa các ĐVPX hay DCPX vào trong cơ thể người bệnh bằng nhiều con đường khác nhau như đường uống, tiêm... Các chất phóng xạ này khi vào cơ thể theo dòng tuần hoàn sẽ đến từng cơ quan, tế bào người bệnh dưới dạng lỏng, khắ, dịch... Với những loại bệnh cụ thể, người ta sẽ lựa chọn một loại ĐVPX hay một DCPX thắch hợp để có thể tập trung chắnh xác vào nơi bị bệnh, tổn thương... Vì vậy, các bác sĩ, kỹ thuật viên có thể chẩn đoán sớm và chắnh xác bệnh lý ở một cơ quan cụ thể trong cơ thể, cũng như điều trị tập trung một tổ chức, một mô bệnh lý nào đó mà ắt ảnh hưởng tới các tổ

chức chung quanh. Đây là một trong những phương pháp điều trị chọn lọc, điều trị đắch, nên kết quả cao và an toàn. Các tia bức xạ này có quãng chạy, khả năng đâm xuyên trong tổ chức rất ngắn nên các tế bào ác tắnh cũng như tế bào bệnh sẽ bị tiêu diệt một cách rất chọn lọc, ắt ảnh hưởng tới các cơ quan chung quanh. Phương pháp này rất hiệu quả trong điều trị ung thư, như ung thư di căn đa ổ, nhỏ, rải rác vào xương, phổi...Bên cạnh việc sử dụng các ĐVPX nguồn hở để chẩn đoán và điều trị, việc sử dụng các nguồn bức xạ chiếu ngoài (máy gia tốc...) cũng đang được tiến hành. Việc ứng dụng máy xạ trị gia tốc tuyến tắnh trong điều trị ung thư đã làm tăng đáng kể thời gian sống thêm cho bệnh nhân. Chẳng hạn đối với ung thư thực quản hay các khối u ác tắnh ở vùng trung thất... thường có những khó khăn trong việc xạ trị vì nhiều cơ quan dễ bị ảnh hưởng bởi bức xạ khi tiến hành xạ trị. Nhiều biến chứng có thể xảy ra vì rất khó tránh các cơ quan lân cận nếu sử dụng các kỹ thuật xạ trị kinh điển như máy xạ trị Co-60... Do vậy xạ trị bằng máy gia tốc tuyến tắnh với kỹ thuật điều biến liều (IMRT) là một lựa chọn tối ưu cho nhiều bệnh nhân ung thư nói chung và ung thư thực quản nói riêng.

- Về trang thiết bị đòi hỏi các máy rất tinh vi và đắt tiền, thắ dụ trong chụp hình cắt lớp đơn photon (SPECT) và chụp hình cắt lớp phát xạ positron (PET).

- Về DCPX. Điểm phức tạp nhất và cũng là điểm yếu của chẩn đoán YHHN so với các phương pháp chẩn đoán khác là phải dùng các DCPX. Các DCPX cao cấp thường đắt và nhiều trong trường hợp khó đảm bảo việc cung cấp đều đặn thường xuyên cũng như tổ chức sử dụng không lãng phắ.

- Bảng đánh giá trên của WHO và IAEA nhìn chung vẫn đúng nhưng cần phải đắnh chắnh hoặc bổ sung. Chẳng hạn về chụp hình hạt nhân cần lưu ý mấy điểm sau đây : + Điểm mạnh chủ yếu của YHHN là cho ta cơ hội để quan sát cấu trúc cơ thể ở mức phân tử và làm cho cơ thể trở nên trong suốt về mặt hóa sinh. Chẳng hạn như trong chẩn đoán hình ảnh thì chụp hình hạt nhân (nuclear imaging) có thể mạnh về chức năng, tưới máu và chuyển hóa của cơ các cơ quan. Thắ dụ đối với tim là chụp hình chức năng tâm thất, tưới máu cơ tim và chuyển hóa cơ tim.

+ Vì có nhiều cách chẩn đoán một cơ quan dựa trên các chức năng khác của cơ quan đó, cần biết phối hợp các cách chẩn đoán để thu được thông tin chẩn đoán có giá trị. Thắ dụ: chụp hình tưới máu phổi cộng chụp hình thông khắ phổi trong chẩn đoán tắc mạch phổi.

+ Các DCPX dùng trong chụp hình hạt nhân hiện đại đều có bán rã rất ngắn, được dùng dưới dạng nguồn sinh (generator) hoặc được sản xuất bằng cyclotron nhất là khi dùng các hạt nhân phóng xạ phát positron trong kỹ thuật PET.

Bảng 2.2: Các hạt nhân phóng xạ dùng trong chụp hình hiện đại Đồng vị Dùng trong chụp hình Bán rã 99m Tc 123 I 201 T1 Tim Tuyến giáp Cơ tim 6h 13h 78h

11 C 111 In 67 Ga 81m Kr 13 N 15 O 18 F Não Não Khối u Phổi Tim Tìm hiểu oxy Động kinh 20ph 67ph 78h 13s 10ph 2ph 110ph

+ Chụp hình hạt nhân (CHHN) với trang bị tốn kém và DCPX đắt tiền, phải được khai thác phát huy điểm mạnh, chứ không phải để phô trương như một thứ Ộde luxeỢ. Chắnh Ộmục tiêu chẩn đoán quyết định chọn kỹ thuật chẩn đoánỢ do đó chụp hình y học khi mục tiêu chẩn đoán là những thay đổi hình thể, tổn thương choán chỗ (SOL), xác định lỏng hay đặc, tỷ trọng (denity), độ nét của hình thuần túy vật lý thì không phải là điểm mạnh của CHHN. Trái lại, phải nhường bước cho các kỹ thuật khác thắch hợp hơn, đặc biệt ưu tiên các kỹ thuật rẻ tiền và an toàn cho bệnh nhân như chụp siêu âm: thắ dụ trong việc phát hiện và phân biệt khối u gan hay apsxe gan.

2.5.2.Các thắ dụ về chẩn đoán YHHN

Sau đây là 3 thắ dụ minh hoạ cho 3 nhóm chẩn đoán trên:

- Về thăm dò chức năng: thăm dò chức năng thận bằng thận đồ đồng vị - Về chụp hình: chụp hình tuyến giáp

- Về xét nghiệm in vitro: phát hiện nhược giáp bẩm sinh.

2.5.2.1. Thăm dò chức năng thận bằng thận đồ đồng vị

a. Nguyên lý

Có một số chất mà đường bài xuất hiện duy nhất ra khỏi cơ thể là qua thận. Nếu ta đánh dấu các chất này bằng đồng vị phóng xạ thắch hợp và theo dõi hoạt tắnh của thận như hàm của thời gian thì ta có thể đánh giá một cách bán định lượng chức năng thận. Trong các nghiệm pháp sàng lọc (sreening tests) thuốc phóng xạ ta phải dùng được thanh lọc khỏi máu vừa bằng lọc cầu thận vừa bằng tiết ống thận qua đó dạng đồ thị ghi được sẽ phản ánh tất cả các mức của chức năng thận.

Orthoiodohippurat natri ( muối của acid orthoiodohippuric) tên thường gọi là Hippunrn là chất hợp đủ các tiêu chuẩn này và thường được đánh dấu bằng iot Ờ 131 hoặc iot Ờ 125 làm được chất phóng xạ trong nghiệm thận đồ đồng vị.

b. Chỉ định

Nghiệm pháp này đặc biệt thắch hợp trong việc đánh giá các trường hợp ghi bệnh nhân một bên vì đồ thị ghi đồng thời 2 thận sẽ rõ sự khác biệt giữa 2 bên một cách rõ ràng.

Nghiệm pháp này cũng được chỉ định như một quy định sàng lọc cao áp mạch thận ( renovascular hypertension) và còn có thể sử dụng hàng lọt trong đánh giá mảnh ghép động mạch trên những bệnh nhân này.

Ngoài ra, nghiệm pháp này cũng có ắch trong các bệnh thận như hoại tử ống thấp cấp thấp, viêm đài bể thận, viêm cầu thận - ống thận nhất là trong việc theo dõi diễn biến của bệnh và đánh giá kết quả điều trị.

Một lợi thế của nghiệm pháp là chỉ định được những bệnh nhân ghi có mẫn cảm với các thốc cản quang chứa iot trong các phép chụp X quang thận.

Nghiệm pháp cũng được chỉ định rộng rãi trong việc đánh giá quả thận ghép. c. Hạn chế

Nghiệm pháp này đòi hỏi độ tin cậy cao (cũng là tắnh lặp lại cao) của kỹ thuật ghi. Nói một cách khác không phải thận đồ ghi mỗi lúc một khác chỉ do điều kiện kỹ thuật. Nhìn chung thận đồ dùng được với Gamma Camera có độ tin cậy cao hơn so với các máy thận ký kiểu cũ.

Kết quả khá phụ thuộc vào tốc độ bài xuất nước tiểu do đó phải lưu ý đến cả quá trình uống nước của bệnh nhân.

Tỷ lệ âm tắnh giả của nghiệm pháp tương đối thấp nhưng tỷ lệ dương tắnh giả khá cao trong các bệnh thận một bên (25 Ờ 30 %) do đó chỉ nên xem là một nghiệm pháp sàng lọc ban đầu.

Một mình thận đồ đồng vị là không đặc hiệu, ngay cả khi phối hợp với chụp hình cả loạt bằng GC tuy cho thông tin đặc hiệu hơn vẫn có thể chưa đưa ra được chuẩn đoán xác định.

d. Dược chất phóng xạ và liều dùng

131

I Ờ Hippuran dung dịch tiêm tĩnh mạch

Liều dùng : 0,5 Ci/kg trọng lượng cơ thể nếu dùng thận ký, 3,0Ci/kg trọng lượng cơ thể nếu dùng GC Năng lượng phát xạ : 364 keV (tia gamma)

Liều hấp thụ : toàn thân 0,1 mrad/Ci

Sinh dục 0,08 mrad/Ci

Thận 15 mrad/Ci

đ. Chuẩn bị bệnh nhân

Bệnh nhân trước đấy phải ở trong chế độ uống thuốc bình thường. Vào buổi sáng làm nghiệm pháp trong bữa điểm tâm bệnh nhân không dùng nước trà hoặc cà phê (để đảm bảo kết quả đồng nhất hơn). Đặc biệt bệnh nhân không được dùng các thuốc lợi niệu trước khi làm nghiệm pháp.

e. Quy trình

 Dùng thận ký :

- Xác định trước vị trắ thứ của hai thận. Nếu đã chụp X quang thận hay xạ hnh2 thận thì dựa vào đấy để xác định vị trắ hai thận của bệnh nhân. Nếu không thì xác định theo mốc giải phẫu bình thường.

- Dùng máy hai kênh với hai detector đã chỉnh cân bằng về độ nhạy với bao định hướng trường phẳng. Để chế độ ghi với tốc độ ghi 1cm/phút, hằng số thời gian 10 sec. Đặc chế độ máy với cửa sổ mở 80 keV (xấp xỉ 20% đỉnh iot Ờ 131).

- Bệnh nhân ở tư thế ngồi hay nằm sấp. Cố định các đetector có bao định hướng đúng vào vị trắ hình chiếu hai thận trên vùng thắt lưng bệnh nhân. Vị trắ của bệnh nhân và đetector phải giữ tuyện đối không xê dịch trong suốt quá trình ghi (xê dịch vị trắ là nguyên nhân sai lạc hay gặp nhất).

- Cho máy ghi chạy khoảng 30 sec trước khi tiêm để xác định đường nền. Tiêm nhanh dung dịch 131I Ờ Hippuran ( thể tắch không quá 1 ml) vào tĩnh mạch bệnh nhân. Đánh dấu thời điểm tiêm trên đồ thị.

- Ghi đồ thị liên tục trong 30 phút. Với thời gian này đại đa số các trường hợp đồ thị thận dã xuống dưới mức 50% hoạt tắnh đỉnh của đồ thị.

 Dùng GC có kèm máy tắnh với chương trình thận đồ

- Dùng GC với collimator năng lượng trung bình, lỗ song song. Đặt chế độ mở cửa sổ 100 keV ( xấp xỉ 30% năng lượng đỉnh iot Ờ 131).

- Bệnh nhân ở vị trắ ngồi hay nằm sấp. Bố trắ sao cho cả hai thận nằm trong trường