BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH HÀ VĂN HẢI

XÁC ĐỊNH MỘT VÀI THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA
CHÙM ELECTRON NĂNG LƯỢNG
6 MeV, 9 MeV VÀ 15 MeV
PHÁT RA TỪ MÁY GIA TỐC PRIMUS
DÙNG TRONG XẠ TRỊ
Chuyên ngành:

VẬT LÝ NGUYÊN TỬ, HẠT NHÂN VÀ
NĂNG LƯỢNG CAO

Mã số:

60.44.05

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Bùi Văn Loát chủ nhiệm đề tài QG
09 – 07 cho phép em tham gia đề tài và lấy số liệu một số phép đo để khai thác số liệu gốc,
xử lý và hoàn chỉnh phần thực nghiệm của luận văn. Đồng thời Phó Giáo Sư Tiến Sĩ Bùi
Văn Loát cũng là người đã hướng dẫn tận tình cho em trong suốt thời gian thực hiện luận
văn.
Cuối cùng xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên khích lệ và
tạo mọi điều kiện để tôi học tập và hoàn thành luận văn.
Dù đã có nhiều cố gắng trong suốt thời gian thực hiện đề tài, song khó mà tránh khỏi
những thiếu sót trong luận văn. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các Thầy, Cô
giáo, bạn bè và những người quan tâm tới đề tài.
TP Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010 Tác giảHà Văn Hải

Danh mục các chữ viết tắt:
Bq Becquerel
CCU Control Unit
Ci Curie
C/kg Coulomb/kilôgam
CT Computed tomography
Gy Gray
IAEA International atomic energy agency
ICRP International Commission on Radiological Protection
LET Linear energy transfer
M Mitotic
MRI Magnetic resonance imaging

Bảng 3.1
Liều hấp thụ tương đối do chùm electron 6 MeV gây ra trong
phantom ứng với các trường chiếu khác nhau
55
Bảng 3.2
Liều hấp thụ tương đối do chùm electron 9 MeV gây ra trong
phantom ứng với các trường chiếu khác nhau
61
Bảng 3.3
Liều hấp thụ tương đối do chùm electron 15 MeV gây ra trong
phantom ứng với các trường chiếu khác nhau
67
Bảng 3.4
Phân bố liều hấp thụ ứng với chùm electron năng lượng 6 MeV
ở trường chiếu 10cm x 10cm với độ lệch tâm khác nhau
73
Bảng 3.5
Phân bố liều hấp thụ ứng với chùm electron 9 MeV ở trường
chiếu 10cm x 10cm với độ lệch tâm khác nhau
75
Bảng 3.6
Phân bố liều hấp thụ ứng với chùm electron 15 MeV ở trường
chiếu 10cm x 10cm với độ lệch tâm khác nhau
76

Danh mục các hình vẽ:
Hình Tên hình Trang
Hình 1.1 Cấu tạo tế bào của cơ thể người 22
Hình1.2 Chu kỳ sinh sản của tế bào 24
Hình 1.3

Hình 2.7 Đầu đo Farmer type chamber FC65 – P 44
Hình 2.8 Buồng ion hóa CC13 46
Hình 2.9 Phantom nước 46
Hình 2.10 Bộ điều khiển của buồng ion hóa CCU 47
Hình 2.11 Giao diện phần mềm Omnipro-Accepts 48
Hình 2.12 Bố trí hình học đo đạc 49
Hình 2.13 Phổ năng lượng của chùm electron và các thông số của nó 50
Hình2.14 Sự phân bố liều hấp thụ trong phantom nước 52
Hình 3.1
Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với
chùm electron năng lượng 6 MeV trường chiếu 5cm x 5cm
56
Hình 3.2
Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom với chùm
electron năng lượng 6 MeV trường chiếu 10cm x 10cm
57
Hình 3.3
Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom với chùm
electron năng lượng 6 MeV trường chiếu 15cm
X
15cm
58
Hình 3.4
Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom ứng với
chùm electron năng lượng 9 MeV trường chiếu 5cm
X
5cm
62
Hình 3.5
Phân bố liều hấp thụ phần trăm trong phantom với chùm

Hình 3.11
Đường cong phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới
trục của chùm electron 9 MeV ở nhiệt độ 20
0
C áp suất 1 at
75
Hình 3.12
Đường cong phân bố liều hấp thụ theo khoảng cách tới
trục của chùm electron 15 MeV ở nhiệt độ 20
0
C áp suất 1 at
77
Mở đầu
LỜI MỞ ĐẦU Khi nói đến bức xạ nói chung và bức xạ hạt nhân nói riêng mọi người thường nghĩ ngay đến tác
hại của nó. Tác hại của bức xạ hạt nhân được thể hiện rõ rệt qua hậu quả của hai quả bom nguyên
tử mà Mỹ thả xuống Nhật Bản trong chiến tranh thế giới thứ II. Và gần đây nhất là thảm họa về tai
nạn nhà máy điện hạt nhân Mayak, ngày 29 tháng 09 năm 1957 và nhà máy điện hạt nhân
Trecnobưn, ngày 26 tháng 04 năm 1986 [13].
Tuy nhiên, phục vụ cuộc sống nhằm kéo dài và nâng cao chất lượng cuộc sống đó là mục đích
của mọi ngành khoa học chân chính. Bức xạ hạt nhân khi sử dụng với mục đích phá hoại hoặc trong
những sự cố không kiểm soát, thì nó có tác hại vô cùng to lớn. Nhưng khi sử dụng với mục đích cải

năm 2001 tại Bệnh Viện K – Hà Nội. Hiện nay ngoài bệnh viện K – Hà Nội, ở nước ta đã có nhiều
bệnh viện khác cũng đã sử dụng máy gia tốc trong xạ trị như Bệnh viện Bạch Mai, bệnh viện Chợ
Rẫy, bệnh viện Ung bướu Trung ương,… Phương pháp xạ trị từ xa dùng máy gia tốc hiện đang có
xu hướng phát triển mạnh ở nước ta. Tuy nhiên số lượng máy còn quá ít so với yêu cầu thực tế. Và
đây cũng là thiết bị mới đòi hỏi người sử dụng phải có kỹ thuật chuyên môn cao. Vấn đề nguồn
nhân lực của nước ta để đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng triệt để máy còn hạn chế chứ chưa nói
đến những vấn đề sửa chữa, nâng cấp và chế tạo mới. Chính vì vậy việc tìm hiểu và quảng bá những
kiến thức về xạ trị, nguyên lý hoạt động của máy và tìm hiểu chính xác những thông số mà tia xạ
của máy phát ra, để sử dụng điều trị tốt cho bệnh nhân là vấn đề rất cần thiết. Nên tôi đã chọn đề tài:
“Xác định một vài thông số đặc trưng của chùm electron năng lượng 6 MeV, 9 MeV và 15
MeV phát ra từ máy gia tốc PRIMUS dùng trong xạ trị ”.
Mục đích của đề tài đặt ra:
Tìm hiểu phương pháp dùng chùm electron trong xạ trị và những ưu điểm của phương pháp này
so với phương pháp xạ trị khác.
Tìm hiểu cơ chế phát chùm electron của máy PRIMUS – SIEMENS và khảo sát bằng thực
nghiệm một số thông số đặc trưng của chùm electron phát ra từ máy PRIMUS – SIEMENS
Dựa trên kết quả thực nghiệm thu được tiến hành thảo luận để rút ra kết luận về năng lượng đặc
trưng và xác định phân bố liều hấp thụ của chùm electron với năng lượng khác nhau.
Bảng luận văn này dài 81 trang gồm 39 hình vẽ và bảng biểu. Ngoài phần mở đầu và kết luận
bảng luận văn này được chia thành ba chương:
Chương 1: Phương pháp xạ trị dùng chùm electron đề cập đến cơ chế sinh học của việc sử
dụng chùm electron trong xạ trị.
Chương 2. Máy gia tốc PRIMUS - SIEMENS dùng trong xạ trị đề cập đến nguyên lý của
loại máy gia tốc electron nói chung và của máy PRIMUS – SIEMENS nói riêng.
Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận tiến hành thực nghiệm đo năng lượng và xác
định phân bố liều của chùm electron. Dựa trên kết quả thực nghiệm tiến hành thảo luận để sử dụng
chùm electron lượng 6 MeV, 9 MeV và 15 MeV phát ra từ máy gia tốc PRIMUS trong điều trị ung
thư một cách hiệu quả nhất.
bcvc
dX
dE
dX
dE
dX
dE














(1.1)
Trong đó:






dX

Khi đi trong môi trường, do tương tác coulomb với các electron của nguyên tử môi trường,
electron tới truyền năng lượng của mình cho các electron của nguyên tử môi trường [9]. Nếu năng
lượng electron nhận được
E
lớn hơn thế năng ion hóa của nguyên tử môi trường , electron bay ra
khỏi nguyên tử. Như vậy một cặp ion dương – electron được tạo thành, ta nói nguyên tử bị ion hóa.
Nếu
E
năng lượng nhận được nhỏ hơn thế năng ion hóa, electron nhảy ra quỹ đạo xa hơn. Nguyên
tử ở trạng thái kích thích.
Quá trình tương tác của hạt electron với electron nguyên tử môi trường mà năng lượng của
electron bị mất đi, đồng thời hướng chuyển động của nó bị lệch đi gọi là quá trình tán xạ không đàn
hồi của electron – electron. Trong quá trình tán xạ này, do hai hạt có khối lượng giống nhau nên xác
suất để electron tới nói chung mất một nửa năng lượng của mình là lớn nhất. Độ mất mát năng
lượng của electron trên một đơn vị đường đi được [9, 15, 16] xác định theo công thức Bethe –
Bloch:
 
 













2
2
22
(1.2)
Trong đó:
col
dx
dE







là độ mất mát năng lượng trên một đơn vị đường đi do ion hóa.
N
A
là số Avôgađrô; r
e
, m
e
là bán kính cổ điển tính ra cm và khối lượng của electron; Z, A là điện
tích và số khối của môi trường;
c
v


với v là vận tốc của hạt electron, còn c là vận tốc ánh sáng; k
là động năng của hạt electron tính trong đơn vị m

với mật độ môi trường. Còn với môi trường xác định, độ mất mát năng lượng trên một đơn vị đường
đi do quá trình này giảm dần sau đó đạt giá trị hầu như không đổi.
Khi năng lượng của bức xạ electron còn nhỏ, sự mất mát năng lượng của nó chủ yếu là do quá
trình ion hóa do va chạm và kích thích môi trường, sự mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm nhỏ
hơn. Tuy nhiên, khi năng lượng của bức xạ electron tăng lên, độ mất mát năng lượng do ion hóa và
kích thích môi trường chiếm tỉ lệ nhỏ dần, còn độ mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm tăng dần.
Khi năng lượng của electron đạt đến giá trị đủ lớn thì độ mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm sẽ
trở thành chiếm ưu thế [9].

1.1.2. Quá trình phát bức xạ hãm

Do electron mang điện tích đi vào trong trường coulomb của hạt nhân nguyên tử mang điện tích
dương nó bị hút nên bị hãm lại nghĩa là vận tốc giảm dần, chuyển động có gia tốc. Gia tốc này càng
lớn khi điện tích của hạt nhân càng lớn. Theo điện động lực học, một hạt mang điện tích chuyển
động có gia tốc sẽ phát ra bức xạ điện từ gọi là bức xạ hãm. Bức xạ hãm có phổ liên tục, năng lượng
từ không đến giá trị cực đại bằng động năng của hạt electron.
Độ mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm trên một đơn vị đường đi phụ thuộc vào nguyên tử
số của môi trường, mật độ khối của môi trường, năng lượng của hạt electron được [8, 9] xác định
theo công thức sau:

 

















là độ mất mát năng lượng trên một đơn vị đường đi do phát bức xạ hãm.
N là số nguyên tử khối của môi trường trong một đơn vị thể tích (mật độ khối).
E là động năng của electron, m
e
là khối lượng nghỉ của electron.
Z là điện tích của hạt nhân.
Từ công thức (1.4) ta thấy mật độ mất mát năng lượng của hạt electron do phát ra bức xạ hãm
tăng theo hàm logarit tự nhiên của năng lượng. Với mức năng lượng lớn, khi năng lượng electron
tăng thì mật độ mất mát năng lượng do phát bức xạ hãm tăng lên nhưng độ mất mát năng lượng do
ion hóa lại không thay đổi. Độ mất mát năng lượng trên một đơn vị đường đi do phát bức xạ hãm
cũng tỷ lệ với số hạt nhân bia.
Nói chung, độ mất mát năng lượng trên một đơn vị đường đi của hạt electron phụ thuộc vào
nguyên tử số của môi trường. Với một môi trường xác định, khi năng lượng của chùm electron còn
nhỏ thì độ mất mát năng lượng do ion hóa và kích thích môi trường chiếm ưu thế, hay tỷ số giữa độ
mất mát năng lượng do bức xạ hãm với độ mất mát năng lượng do ion hóa và kích thích môi trường
nhỏ hơn một. Tỉ số này tăng dần khi năng lượng của electron tăng lên. Khi năng lượng của hạt
electron đạt đến một giá trị ngưỡng E
0
nào đó, gọi là năng lượng tới hạn thì tỉ số trên bằng một,
nghĩa là khi đó độ mất mát năng lượng trên một đơn vị đường đi do hai hiệu ứng bằng nhau:
bxvc
dx
dE

dx
dE
vc
bx













(1.6)
Trong đó: E là năng lượng của hạt electron; Z là nguyên tử số của môi trường.
Từ công thức (1.6) trên ta thấy, năng lượng tới hạn ứng với tỉ số ở vế trái bằng một, nghĩa là khi
đó
Z
E
c
800

. Rõ ràng nguyên tử số của môi trường càng lớn thì năng lượng tới hạn càng giảm.
Chính xác hơn, người ta tính được năng lượng tới hạn theo nguyên tử số của môi trường [9].
E
C

X
287
ln).1.(
.4,716
0
(1.8)
Trong đó: Z, A là điện tích và số khối của nguyên tử môi trường.
Khi môi trường có cấu tạo gồm nhiều thành phần nguyên tử khác nhau thì chiều dài làm chậm
bức xạ của nó được xác định theo chiều dài làm chậm của tất cả các thành phần có trong nó. Lúc
này có thể xác định chiều dài làm chậm bức xạ của môi trường phức tạp bằng công thức:
iM
i
n
i
i
XA
A
q
X
1
..
1
1
0



(1.9)
Trong đó: X
0

X
x
EE 
(1.10)
Trong đó: E
0
là năng lượng ban đầu của bức xạ electron.
X
0
là chiều dài bức xạ của môi trường.

E
là năng lượng trung bình của hạt electron sau khi đi được đoạn đường x.

1.1.3. Quãng chạy của chùm electron trong vật chất

Do quỹ đạo của electron là đường ziczăc do đó quãng đường thực sự mà các electron có năng
lượng như nhau đi trong vật chất rất khác nhau. Quãng chạy của electron có năng lượng xác định,
được hiểu là bề dày lớp vật chất có khả năng hãm hoàn toàn chùm electron được tính theo phương
chuyển động của electron theo hướng vuông góc với bề mặt của lớp vật chất. Quãng chạy của
electron trong vật chất phụ thuộc vào năng lượng electron và môi trường thường được xác định theo
công thức bán thực nghiệm. Với năng lượng ban đầu của electron nhỏ hơn 3 MeV, trong [9, 15] đưa
ra công thức xác định quãng chạy của electron trong vật chất như sau:
)14,221(
11,0
2
0
 ER

(1.11)

chỉ phụ thuộc vào năng lượng của electron.
1.2. Các đơn vị đo liều bức xạ
1.2.1. Hoạt độ phóng xạ
Hoạt độ phóng xạ của một nguồn phóng xạ hay một lượng chất phóng xạ nào đó chính là số hạt
nhân phân rã phóng xạ trong một đơn vị thời gian. Nếu trong một lượng chất phóng xạ có N hạt
nhân phóng xạ, thì hoạt độ phóng xạ của nó được [3, 9] tính theo công thức sau:
)exp()exp(..
)0(0)()(
tAtNN
dt
dN
A
tt


hay A = . N (1.13)
Trong đó: A là hoạt độ phóng xạ.
 là hằng số phân rã phóng xạ.
N là số hạt nhân phóng xạ hiện có.
Đơn vị đo hoạt độ phóng xạ là Becquerel, viết tắt là Bq. Một Becquerel tương ứng với một phân
rã trong 1 giây. Trước kia, đơn vị đo hoạt độ phóng xạ là Curie, viết tắt là Ci. Curie là hoạt độ
phóng xạ của 1 gam
226
Ra, tương ứng với 3,7.10
10
phân rã trong một giây. Theo định nghĩa,
Becquerel và Curie có mối liên hệ như sau:
1Ci = 3,7.10
10
Bq.

[3, 4, 9] xác định theo công thức:

t
X
X 


(1.15 a)
Trong đó: X là liều chiếu trong thời gian t.
Trong hệ SI, đơn vị đo suất liều chiếu là C/kg.s. Tuy nhiên trong thực nghiệm đơn vị đo suất
liều chiếu thường dùng là Rơnghen/giờ. Rơnghen/giờ được ký hiệu là R/h, thông thường suất
liều chiếu thường dùng nhiều hơn cả là R/h.
Với một nguồn phóng xạ, suất liều chiếu do nó gây ra tại một điểm cho trước tỷ lệ thuận với
hoạt độ phóng xạ của nó và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ điểm đó tới nguồn. Xét
một nguồn phóng xạ có kích thước nhỏ, có độ phóng xạ A, suất liều chiếu do nó gây ra tại điểm M
cách nguồn một khoảng d được [9] xác định theo công thức gần đúng sau:

2
..525,0
d
AE
X 

(1.15 b)
Trong đó: d là khoảng cách từ điểm khảo sát đến nguồn được đo bằng mét.
E là năng lượng trung bình của bức xạ gamma tính trên một phân rã.
A là hoạt độ phóng xạ của nguồn phóng xạ được đo bằng Ci.


X

liều hấp thụ tỷ lệ thuận với liều chiếu. Liều hấp thụ và liều chiếu có mối liên hệ nhau theo công thức
sau [3, 9]:
D = f.X (1.16)
Trong đó: D là liều hấp thụ; X là liều chiếu còn f là hệ số tỷ lệ.
Hệ số tỷ lệ f thực chất là hệ số chuyển đổi từ liều chiếu sang liều hấp thụ. Giá trị của f tùy thuộc
vào môi trường chiếu xạ và đơn vị đo liều hấp thụ và liều chiếu tương ứng. Đối với không khí và
trong nước hệ số tỷ lệ f = 0,869
rad
R
.
b. Suất liều hấp thụ
Suất liều hấp thụ

D
chính là liều hấp thụ trong một đơn vị thời gian. Suất liều hấp thụ được [3,
9] xác định theo công thức:

t
D
D 
*
(1.17)
Trong đó: D là liều hấp thụ trong thời gian t.
Đơn vị đo suất liều hấp thụ là Gy/s hay rad/s.
1.2.4. Liều tương đương và suất liều tương đương
a. Liều tương đương
Đối với sinh vật và cơ thể sống, dưới tác dụng của bức xạ hạt nhân có thể dẫn đến hiện tượng
làm biến đổi hoặc gây tổn thương nào đó cho đối tượng được chiếu xạ. Người ta gọi hiện tượng trên
là hiệu ứng sinh học. Với liều hấp thụ D cho trước, hiệu ứng sinh học còn phụ thuộc vào loại bức xạ
được sử dụng, điều kiện chiếu xạ, khoảng thời gian chiếu xạ. Đối với một sinh vật cho trước, để gây

và electron nếu liều hấp thụ là 1 J/kg hay 1 Gy thì liều tương đương là 1 Sv. Từ công thức (1.18)
nếu D đo bằng rad, thì H đo bằng rem, còn nếu liều hấp thụ đo bằng Gy thì liều tương đương được
tính ra rem. Vì 1 Gy = 100 Rad, nên theo biểu thức (1.18) suy ra 1 Sv = 100 rem.
Như vậy, với cùng một đối tượng chiếu xạ và liều hấp thụ như nhau chẳng hạn
D = 100 rad, khi bức xạ chiếu là tia gamma liều hiệu ứng sinh học tương đương là 100 rem, còn với
nơtron nhanh liều tương đương sẽ là 1000 rem [9].
b. Suất liều tương đương
Suất liều tương đương chính là liều tương đương trong một đơn vị thời gian. Suất liều tương
đương ký hiệu

H
được xác định theo công thức [9]:

*
H
H
t

(1.19)
Trong đó t là thời gian, H là liều tương đương mà cơ thể sống nhận được trong thời gian t. Đơn
vị đo suất liều tương đương là Sv/s hoặc Sv/h.
Với suất liều chiếu gamma cho trước, liều hiệu dụng tương đương tỷ lệ thuận với thời gian
chiếu. Giữa liều hiệu dụng, liều tương đương và suất liều chiếu liên hệ với nhau theo công thức sau
[9]:
H = f.Q.N.
*
X
.t (1.20)
Trong đó: f là hệ số tỷ lệ tùy thuộc vào môi trường, với không khí f = 0,869;
Q là hệ số phẩm chất; N là hệ số tính đến điều kiện chiếu và độ đồng đều khi chiếu,

LET
(KeV/

m)
Mật độ ion
trên 1

m
Tia X Electron thứ cấp 0,28 8,5
Gamma Electron thứ cấp 0,36 11
Tia X (30KeV – 180KeV) Electron thứ cấp 3,2 100
Tia X 8 KeV Electron thứ cấp 4,7 145
Tia anpha 5 MeV Ion hóa trực tiếp 120 3700
Nơtron 12 MeV Proton 3,5 290

1.2.6. Liều giới hạn

Khi tiếp xúc với chất phóng xạ hoặc các nguồn phóng xạ và các bức xạ ion hóa, nhân viên công
tác bị chiếu xạ nhận được một liều hấp thụ nào đó. Tùy thuộc vào liều hấp thụ mà nhân viên nhận
được, bức xạ hạt nhân sẽ ảnh hưởng khác nhau đến họ. Để đảm bảo sức khỏe cho nhân viên làm
việc với chất phóng xạ cần phải giảm ảnh hưởng của các bức xạ đến nhân viên. Về mặt an toàn bức
xạ hạt nhân, cần phải đưa ra những quy định cụ thể về liều hấp thụ cho phép mà người nhân viên
còn có thể làm việc trực tiếp với nguồn phóng xạ hay bức xạ ion hóa [9].
Liều giới hạn được hiểu là giá trị lớn nhất của liều hấp thụ tích lũy trong một năm mà người làm
việc trực tiếp với bức xạ hạt nhân có thể chịu được, sao cho nếu bị chịu một liều hấp thụ tích lũy
liên tục như vậy trong nhiều năm liên tục vẫn không ảnh hưởng đến sức khỏe của bản thân. Liều
hấp thụ cho phép còn phụ thuộc vào độ tuổi. Theo quy định chung về luật lao động, người có độ
tuổi từ 18 tuổi trở lên mới được làm việc trong cơ sở sử dụng bức xạ hạt nhân. ICRP đã khuyến cáo
công thức tính liều hấp thụ tích lũy cho phép trong một năm đối với nhân viên, chuyên viên làm
việc trực tiếp với nguồn phóng xạ trong một năm như sau [3, 9].

14
tế bào.
Tương tác giữa các bức xạ và cơ thể sống sẽ gây nên những thay đổi trong tế bào hay gây đột
biến dẫn đến hoạt động bất bình thường, chẳng hạn phát triển nhanh chóng một cách hỗn loạn
dẫn đến ung thư.
Tế bào gồm có một nhân ở giữa, một chất lỏng bao quanh gọi là bào tương, bao bọc quanh bào
tương là một màng gọi là màng tế bào. Mỗi bộ phận thực hiện chức năng riêng rẽ.
- Màng tế bào thực hiện trao đổi chất với môi trường ngoài.
- Bào tương là nơi xảy ra các phản ứng hóa học, bẻ gãy các phân tử phức tạp thành các phân tử
đơn giản và lấy năng lượng nhiệt tỏa ra (dị hóa), hay tổng hợp các phân tử cần thiết cho tế
bào.
- Trong nhân có AND là một đại phân tử hữu cơ chứa các thông tin quan trọng để thực hiện sự
tổng hợp chất.
- AND cũng chứa thông tin cần thiết để điều khiển việc phân chia tế bào.
Tác dụng của sinh học chính của bức xạ là sự phá hỏng AND của tế bào [2, 9, 10, 11].

Hình 1.1: Cấu tạo tế bào của cơ thể người

1.3.2. Cơ sở sinh học của điều trị tia xạ

Năm 1943, tác giả Albert Bechem đã xuất bản cuốn sách “Các nguyên tắc liều lượng Radium,
và tia X”, được xem là cơ sở sinh học phóng xạ:
Vùng tế bào có tỉ lệ máu lớn hơn, nhạy cảm tia xạ hơn.
Các tế bào cơ thể trong giai đoạn phân chia nhạy cảm với tia xạ nhất.
Ngày nay ta còn áp dụng phương pháp tăng Oxy, tăng nhiệt ở vùng chiếu tia.
Để đề ra các kỹ thuật chỉ định tia xạ, người ta dựa trên các pha “phase” phân chia của tế bào,
trên sự phản ứng của các chất gian bào [9, 10, 11] Hình 1.2 (trong việc bảo vệ các tổ chức lành).
Tất cả các kỹ thuật điều trị tia xạ đều nhằm đạt được một liều lượng tối đa tại khối u, giảm đến
tối thiểu liều ở các mô lành xung quanh. Muốn vậy phải dựa trên sự khác nhau về độ nhạy cảm tia
xạ các tế bào u, tế bào lành và vào loại tế bào cụ thể.

Chu kỳ sinh sản của tế bào được đưa trong Hình 1.2.

Hình1.2: Chu kỳ sinh sản của tế bào
Khi bức xạ xuyên vào trong các mô tế bào của cơ thể sống, nó tương tác chủ yếu thông qua các
quá trình ion hóa. Kết quả của quá trình ion hóa trong tế bào là tạo ra các cặp ion có khả năng phá
hoại cấu trúc phân tử của tế bào, làm tế bào bị biến đổi hoặc bị tiêu diệt. Đối với con người, cấu tạo
mô cơ thể chủ yếu là nước. Khi bị chiếu xạ, phân tử H
2
O bị ion hóa, phân chia thành các cặp H
+
và
OH
-
, các ion này bị kích thích lại tạo ra các ion khác,… Năng lượng của bức xạ khi đi qua cơ thể
người càng lớn thì số lượng ion tạo ra càng nhiều. Các ion này gây ra phản ứng rất mạnh, tác động
trực tiếp tới các phân tử sinh học phổ biến là protein, lipit, AND làm cho cấu trúc của phân tử này bị
sai hỏng gây ra những hậu quả [9, 11]:
* Kìm hãm hoặc ngăn cản sự phân chia tế bào.
* Làm sai sót nhiễm sắc thể dẫn tới việc tế bào bị chết hoặc bị biến đổi chức năng hoặc gây đột
biến gen, đó là do các tổn thương sau đó có thể làm mất hoặc sắp xếp lại các vật chất di truyền
trên phân tử AND.
* Làm chết tế bào.
Trong đó quá trình làm chết tế bào là quá trình quan trọng nhất trong việc điều trị ung thư.

1.3.3. Tương tác của bức xạ ion hóa với cơ thể sống
Khi bức xạ tác dụng lên cơ thể, chủ yếu gây ra tác dụng ion hóa, tạo ra các cặp ion hóa có khả
năng phá hoại cấu trúc phân tử của các tế bào làm cho các tế bào bị biến đổi hay hủy diệt. Trên cơ
thể con người chủ yếu (>85%) là nước. Khi bị chiếu xạ H
2
O trong cơ thể phân chia thành H

dụng chúng như là những liều lượng kế sinh học.
3. Đột biến gen: Sự thay đổi lượng thông tin trong gen được biết với thuật ngữ biến đổi gen. Sự
hỏng hóc của nhiễm sắc thể có thể dẫn đến đột biến gen.
4. Sự chết của tế bào: Quá trình chiếu xạ có thể làm chết tế bào hoặc có thể dẫn tới tất cả hiệu ứng
trên. Quá trình chết tế bào là quá trình quan trọng nhất trong điều trị bệnh ung thư. Quá trình này
thường được biểu diễn bằng tỷ lệ sống sót của tế bào sau khi chiếu một liều xác định. Hiệu ứng –
liều đối với tỷ lệ sống sót của tế bào sau khi chiếu được biểu diễn trên Hình 1.3. Ở mức liều thấp,
đường cong có một đoạn suy giảm chậm. Khoảng này tương ứng với khả năng tự phục hồi của tế
bào bị tổn thương.

Hình 1.3: Mối tương quan giữa liều lượng hấp thụ và tỷ lệ sống sót của tế bào
Tuy nhiên ở liều cao hơn, khả năng sửa chữa của tế bào đạt ở mức bão hòa, tỷ lệ sống sót giảm
rất nhanh theo quy luật hàm mũ. Hình 1.4 chỉ sự phụ thuộc độ sai sót của nhiễm sắc thể vào liều
lượng. Các mối tương quan hiệu ứng - liều tương tự cũng quan sát thấy đối với hiệu ứng đột biến.
Tùy theo liều lượng bức xạ do cơ thể hấp thụ ít hay nhiều mà các biến đổi nói trên có thể được
phục hồi. Ngoài các yếu tố liều lượng, tác hại của bức xạ còn phụ thuộc vào yếu tố thời gian. Cùng
với một liều lượng bức xạ, nếu cơ thể hấp thụ làm nhiều lần, thì các biến đổi về bệnh lý ít xảy ra
hơn so với trường hợp hấp thụ ngay một lúc. Nguyên nhân này liên quan tới khả năng tự phục hồi
của tế bào ở cơ thể sống.

Hình 1.4: Mối tương quan giữa liều hấp thụ và sai sót của nhiễm sắc thể 1.4. Phương pháp xạ trị dùng chùm electron 1.4.1. Khái niệm và mục đích xạ trị

Phương pháp xạ trị là tên gọi ngắn gọn của phương pháp điều trị bằng tia xạ trong y học, là một
trong ba phương pháp chính được sử dụng hiện nay để điều trị bệnh ung thư cùng với hai phương