Ông tốt nghiệp đại học tại Viện Công nghệ Massachussette (M.I.T) và bảo vệ luận án tiến sĩ tại Đại học Havard. Các lĩnh vực nghiên cứu của ông bao gồm : y học phóng xạ chuẩn đoán, sự tạo ảnh bằng cộng hưởng từ hạt nhân, tâm đồ kí, tin học chuẩn đoán bệnh…Ông là tác giả cuốn sách giáo khoa “Vật lí dùng trong y học và sinh học”
xuất bản năm 1988.
Richard L. Morin là phó giáo sư thuộc Khoa y học phóng xạ của trường Đại học Tổng hợp Emory và bảo vệ luận án tiến sĩ về y học phóng xạ tại trường Đại học tổng hợp Oklahoma. Lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu của ông là những ứng dụng của máy tính trong y học phóng xạ và y học hạt nhân.
Y học hạt nhân xử dụng những lượng nhỏ chất phóng xạ dựa vào cơ thể người như một dụng cụ chẩn đoán. Các hình ảnh có thể tạo được ra cho thấy sự phân bố của chất phóng xạ trong các bộ phận khác nhau của cơ thể. Độ phân giải không gian của các bức ảnh được tạo ra trong y học hạt nhân thường cỡ một vài milimét. Ảnh tia X cho thông tin về cấu trúc – tức giải phẫu của một vùng. Trong khi đó, các bức ảnh của y học hạt nhân lại cho thông tin về sinh lý học – đó là lượng dược phẩm phóng xạ đã thụ lại trong cơ quan mà ta quan tâm. Bằng cách đo độ phóng xạ trong một vùng như một hàm số của thời gian, đôi khi ta có thể kiểm tra được cả quá trình sinh lý.
Có nhiều hạt nhân phóng xạ có thể được dùng trong nghiên cứu chẩn đoán. Tuy nhiên, đa số điều không có hiệu quả. Vì độ phóng xạ điều được đo bằng các đêtectơ đặt ở ngoài cơ thể, nên đối với các hạt nhân chỉ phát các hạt hoặc chúng điều vô dụng vì các hạt đó không đi xa được, hầu hết điều bị hãm dừng lại trước khi thoát được ra khỏi cơ thể. Nhiều hạt nhân lại phát cả hạt phôtôn – tia gamma - kèm theo các hạt hoặc . Vì có một lượng thích hợp các phôtôn thoát được ra ngoài cơ thể nên chúng có thể phát hiện được.
Nửa thời gian sống của các hạt nhân củng rất quan trọng. Nó cần phải sống đủ dài để có thể tạo ra được, đưa vào cơ thể bệnh nhân và đo đạc được. Mặt khác, (giả sử rằng tất cả các hạt nhân điều có trong cơ thể) chúng ta lại muốn các hạt nhân đó phải phân rã khá mạnh, bởi vì chỉ những hạt nhân phân rã trong quá trình đo mới cho thông tin hữu ích ; các hạt nhân phân rã muộn hơn thì chẳng có ích lợi gì, hơn nữa còn tăng liều lượng phóng xạ mà cơ thể bệnh nhân nhận được.
Hai đồng vị thường được sử dụng nhiều nhất, đó là 99mTc (“Tecneti – 99 – m”) và 131I (“Iot – 131”)
Tecneti có nữa thời gian sống là 6 giờ và phát tia gamma có năng lượng 140 KeV (Khoảng 10%năng lượng phân rã được giải phóng dưới dạng bức xạ khác không thoát ra ngoái cơ thể ). Như tên của nó gợi ý (“technical – có nghĩa là kĩ thuật”), tecnơti không có trong tự nhiên. Nó được tạo thành từ phân rả của 99Mo, một sản phảm phân hạch (xem chương 48 ) được tạo ra trong các lò phản ứng hạt nhân. 99Mo, có nữa thời gian sống là 67 giờ và hàng tuần, một đến hai lần, được chở tới các bệnh viện trong khắp đất nước. Mỗi một ngày các bệnh viện điều tiến hành tách lấy 99Tc đã được tạo thành và dùng cho khám bệnh ngày hôm đó. Vị trí trong cơ thể mà tecnơti sẻ đi tới được điều khiển bằng cách gắn nó vào một hóa chất có tính chất mong muốn. Ví dụ, nó có thể được với phôtpho hữu cơ để giúp cho việc khám xương, hoặc nó có thể được gắn với các hạt lưu huỳnh ở dạng keo để giúp khám về gan.
Đồng vị 131I là một nhóm dược phẩm phóng xạ tuyệt vời để nghiên cứu tuyến giáp. Tuyến giáp có vị trí ở cổ. Nó tiết ra hai loại hoocmôn để điều chỉnh tốc độ trao đổi chất của cơ thể. Cả hai hóomôn này điều chứa Iôt – 131 phân rã bằng tổ hợp bức xạ và với nữa thời gian sống là 8 ngày. Đa số các tia diều có năng lượng bằng 364 keV. Đồng vị này của Iôt củng được tạo ra như một sản phẩm phân hạch trong các lò phản ứng hạt nhân.
Đêtectơ được dùng nhiều nhất là các mấy tính đếm nhấp nháy. Một số chất nhấp nháy, tức là phát ra ánh sáng thấy được, khi có các hạt , hoặc phô tôn đập vào. Một ống nhân quang rất nhạy dùng hiệu ứng quang điện (chương 43 ) để phát hiện ánh sáng đó. Hình P.3601 cho thấy một ống nhân quang ngắm thẳng vào khối chất nhấp nháy. Chất nhấp nháy được bảo vệ bằng một ống chuẩn trực bằng chì để đảm bảo cho chỉ những phôtôn tới từ một hướng xác định mới đập vào được chất
nhấp nháy. Toàn bộ đtectơ này có thể đựơc đặt để quan sát thận và độ phóng xạ trong thận có thể được kiểm tra sau khi người bệnh đã uống được phẩm phóng xạ và nó đã được chuyển tới thận. Loại đêtectơ này được dùng rộng rãi trong giai đoạn đầu của y học hạt nhân. Nhưng nó không thật hiệu quả, bởi vì phạm vi quan sát là nhỏ so với kích thước của nhiều cơ quan trong cơ thể nên có nhiều phân rã xảy ra mà không được phát hiện, kết quả là việc khám bệnh mất nhiều thời gian và bệnh nhân phải uống liều lượng cao .
Camera nhấp nháy hoạt động cũng theo nguyên tắc như trên. Nhưng hiệu quả hơn nhiều. Một khối chất nhấp nháy lớn, thường có đường kính từ 0,25 đến 0,4m, được chắn một phía bởi một ống chuẩn trực có nhiều lỗ. Phía kia được ngắm thẳng bằng một hệ thống gồm 19 hoặc 34 ống nhân quang, như được vẽ trên hình P.3602. Các ống nhân quang này được nối với các dụng cụ điện tử cho phép xác định vị trí các chớp sáng do sự tương tác của phôtôn với chất nhấp nháy bằng cách so sánh có bao nhiêu ánh sáng tới từ các nhân quang khác nhau. Khi đó các thiết bị điện tử sẽ ghi lại các số đếm vào bộ nhớ của một máy tính. Sau khi khám song, sự phân bố không gian của độ phóng xạ sẽ được hiển thị trên một màn hình. Một camera nhấp nháy được cho trên hình 3.
Sau khi dược phẩm phóng xạ được tiêm vào, chất phóng xạ thường di chuyển đến một số cơ quan tùy thuộc vào dược tính của chất phóng xạ. Trong một số ít trường hợp, dược phẩm phóng xạ được hấp thụ bởi chỗ thương tổn nhanh hơn so với các mô xung quanh. Điều này dẫn tới những “điểm nóng” trên hình chụp. Một ví dụ là bệnh xương, trong đó có sự quay vòng phôtpho lớn hơn bình thường. Một ảnh quét xương được cho trên hình 4. Các điểm nóng được nhìn rõ trên hai rẻ sườn phía trước. Cũng có cả chất phóng xạ ở ruột và thận, điều này có thể nhìn rõ từ phía trước và phía sau, tương ứng.
Trong đa số trường hợp, chỗ tổn thương hấp thụ chất phóng xạ ít hơn các mô xung quanh, điều này dẫn tới các “điểm lạnh”. Hình 5 cho thấy ảnh quét của một tuyến giáp bình thường đã được hấp thụ 131I. Ảnh này của cổ đã được phóng đại lên nhiều so với ảnh quét toàn thân. Hình 6 cho thấy một điểm lạnh ở phía dưới tuyến giáp của bệnh nhân (tức là bên trái phía dưới của hình vẽ) cũng như một điểm nóng ở phía trên thùy phải. Điểm lạnh có thể xuất hiện khi hạch tuyến giáp không tạo ra được hoócmôn tuyếngiáp hoặc trong ung thư phát triển nhanh tới mức vượt quá sự cung cấp máu.
Hình 7 cho thấy sự phân bố máu trong phổi bình thường. Chất phóng xạ trong phổi bệnh nhân bị chắn một phần đối với camera bởi tim người đó làm che khuất phía dưới của lá phổi trái. Một ví dụ khác về các điểm lạnh được cho trên hình 8 mà
ta cần so với phổi bình
thường cho trên hình 7. Bệnh nhân trong hình 8 có một số cục (làm) tắt mạch (cục nghẽn). Một số cục này được vỡ ra từ các cục nghẽn lớn hơn có thể là ở tĩnh mạch chân bệnh nhân. Những cục này đi qua các tĩnh mạch
ngày càng lớn hơn cho tới khi nó đi vào phía phải của tim rồi được bơm vào phổi. Trong phổi, nó đi qua các động mạch ngày càng nhỏ hơn cho tới khi nó bị tắc lại ở động mạch có kích thước trung bình và hoàn toàn làm nghẽn nó, do đó không cho máu chảy tới cả một vùng trong phổi.
Các hình quét 7 và 8 được thực hiện bằng cách gắn 99mTc vào các tiểu cầu anbumin có đường kính hơi lớn hơn một mao mạch. Các tiểu cầu này được tiêm vào tĩnh mạch ở cánh tay, đi qua tim và “cư trú” trong các mao mạch ở phổi. (Có đủ các tiểu cầu để chặn khí một phần nhỏ các mao mạch). Bình thường phổi sẽ phóng xạ đều. Nếu có vùng trong phổi bị nghẽn mạch, các tiểu cầu không thể đi tới được vùng đó của phổi vì vậy sẽ xuất hiện các điểm lạnh.
Khi dược phẩm phóng xạ được tiêm vào, nó thường đi qua cả các cơ quan khác hay “các ngăn” trong cơ thể. Ví dụ, hình 9 cho thấy điều gì sẽ xảy ra khi chất phóng xạ được tiêm vào tĩnh mạch bệnh nhân. Chỉ sau đó ít phút, chất phóng xạ sẽ được trộn đều vào máu người đó. Khi chất đó đi qua thận, phần trong máu của nó sẽ giảm và phần trong thận sẽ tăng. Sau đó chất sẽ đi qua thận xuống ruột. Phần của chất phóng xạ ở trong ba cơ quan : máu, thận và ruột được biểu diễn bằng đồ thị theo thời gian được cho trên hình P.3603. (Ở gần cuối thời gian được cho trên hình, ruột là rỗng). Từ hình vẽ ta thấy khám thận ở thời điểm t1và ruột ở thời điểm t2 là tốt nhất.
Tất cả các bức xạ ion đều có thể phá hủy các mô, vì vậy việc sử dụng tia X vào y học hạt nhân không thể tùy tiện được. Tuy nhiên, chúng cung cấp cho ta những thông tin rất cơ bản, lại bằng một cách tương đối an toàn và thuận tiện. Các liều lượng liên quan đến sự chuẩn đoán bằng y học hạt nhân chỉ cỡ 10-4 lần liều lượng được dùng để chữa trị ung thư bằng bức xạ.