Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Mở đầu..................................................................................................3
Phần1: Tổng quan về y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị..................4
A. Lịch sử y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị:............................................4
B. Nhận diện vấn đề..................................................................................5
Phần 2: Những kiến thức cơ bản về y học hạt nhân và kĩ thuật xạ
trị..........................................................................................................6
A. Tìm hiểu về hạt nhân nguyên tử: ........................................................6
B. Khái niệm cơ bản trong y học hạt nhân:.............................................7
B.1.Các loại bức xạ ion hoá:....................................................................7
B.2.Tơng tác của bức xạ với vật chất:.....................................................9
B.3. ảnh hởng của bức xạ đối với cơ thể sống:......................................14
Tế bào Xoma......................................................................................15
Tế bào Sinh dục..................................................................................15
B.4. Các đại lợng và đơn vị cơ bản trong bức xạ:.................................16
Phần 3 :Thiết bị đo liều lợng bức xạ................................................21
A. Các phơng pháp đo liều lợng bức xạ:...............................................21
A.1. Xác định liều lợng bức xạ dựa trên hiện tơng ion hoá chất khí...21
A.1.1. Cơ sở vật lí: .................................................................................21
A.1.2.Các thiết bị đo dùng detector ion hoá khí cụ thể:.........................22
A.1.2.1. Bút đo liều bằng trờng ion hoá kiểu điện kế tĩnh điện:..22
A.1.2.2.Bút đo liều bằng buồng ion hoá kiểu tụ điện: ................23
A.1.2.3.Đo suất liều bằng buồng ion hoá ở chế độ dòng:..................23
A.1.2.4.Đo suất liều chiếu xạ bằng ống đếm Geiger-Muller:............24
A.2. Xác định liều lợng bức xạ dựa trên cơ sở hiệu ứng phát quang:..25
A.2.1. Cơ sở vật lí:..................................................................................25
A.2.2.Xác định liều hấp thụ bằng phơng pháp huỳnh quang:................26
A.2.3.Xác định suất liều hấp thụ bằng phơng pháp nhấp nháy:.............27
A.2.3. Phơng pháp đo liều bức xạ bằng phim ảnh (nhũ tơng ảnh):........28
A.2.4. Xác định liều lợng bức xạ bằng các phơng pháp khác:...............29
B. Đo liều cá nhân:..................................................................................29

D. Hệ thống liều giới hạn........................................................................43
Phần 8: Tổng kết..............................................................................44
1.Những kiến thức thu đợc của bản thân khi kết thúc môn học..........44
2.Liên hệ thực tiễn y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị ở Việt Nam.........44
3.Nhận định về thành tựu và hớng phát triển của chẩn trị bệnh bằng
chiếu xạ..................................................................................................44
Tài liệu tham khảo:............................................................................45
2
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Mở đầu
Môn học y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị là một môn học đòi hỏi kiến thức
rộng. Ngời học cần có kiến thức cơ bản cả về vật lí lẫn kiến thức y sinh. Đây là
hai mảng kiến thức rất phức tạp nếu muốn nghiên cứu sâu.
Mặt khác, đây là một môn học mới, ngoài bài giảng trên lớp, các tài liệu
tham khảo manh mún và không trọng tâm. Đó là những khó khăn khi học môn
học này.
Trớc khi bắt tay vào viết báo cáo thu hoạch môn học, em rất boăn khoăn.
Báo cáo đòi hỏi sự tổng quát vấn đề, nhng nếu viết quá tổng quan thì chỉ đơn
giản là bản báo cáo, không tơng xứng với mức độ học tập. Nếu viết sâu, thì gặp
rất nhiều hạn chế về mặt thời gian và tài liệu, kiến thức.
Trong bài báo cáo thu hoạch môn học, phần kiến thức, em bám sát theo
khung bài giảng của thầy. Ngoài ra, em cũng mạnh dạn trình bày một số vấn đề
theo nhận thức của mình. Em đã cố gắng trong việc tiếp cận vấn đề, tuy nhiên
chắc chắn còn những chỗ thiếu sót, rất mong thầy thông cảm.

3
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Phần1: Tổng quan về y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
A. Lịch sử y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị:
Có thể nói, y học hạt nhân đợc khởi đầu bằng phát hiện của Becquelrel về

-Các loai bức xạ ion hoá và
nguồn gốc, bản chất của nó
-Tương tác với vật chất của
bức xạ
-Các đại lượng đặc trưng
Thấy được:
-Tác hại bức
xạ ion hoá với
cơ thể
Sử dụng:
-Các thiết bị
phát hiện, ghi
đo bức xạ
-Các biện pháp
hạn chế bức xạ
có hại

Trang bị:
-Các thiết bị xạ chẩn, xạ trị
Qui trình:
Xạ chẩn
Xạ trị
Khám, trị bệnh
bằng chiếu xạ:
-Hiệu quả
-An toàn
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Phần 2: Những kiến thức cơ bản về y học hạt nhân và kĩ
thuật xạ trị
A. Tìm hiểu về hạt nhân nguyên tử:

) :
Là hạt nhân Heli (
He
4
2
:2 proton và 2 notron).Một hạt alpha có khối lợng 4u
và mang hai đơn vị điện tích dơng. Cả bốn hạt này liên kết với nhau chặt chẽ
đến mức, trong nhiều trờng hợp alpha có tính chất nh một hạt cơ bản.
Hình vẽ: minh hoạ một quá trình bức xạ alpha
-Bức xạ Beta(

):gồm có hai loại:
+ :là các điện tử có vận tốc cao có nguồn gốc từ hạt nhân. Các điện tử này
có khối lợng bằng 1/1840u và mang một đơn vị điện tích âm.
+ (poziton) :là các hạt có khối lợng bằng khối lợng của điện tử nhng mang
một đơn vị điện tích dơng.
-Bức xạ Gamma (

):
+Có bản chất là sóng điện từ
+Gồm các lợng tử (quantum). Năng lợng mang trong mỗi lợng tử (photon)
phụ thuộc vào bớc sóng theo quan hệ tỉ lệ nghịch: E=1/.
7
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Hình vẽ: Minh hoạ quá trình bức xạ beta, gamma
-Bức xạ Notron(n):
+gồm các hạt nơtron
+Trong tự nhiên rất hiếm các nguồn phát ra bức xạ phát ra nơtron.
+Cách tạo nguồn bức xạ notron:
.Sử dụng máy gia tốc để gia tốc các hạt điện tích tới vận tốc cực lớn, đến

5
66
Dy
151
17 (min)
6
72
Hf
158
2,9 (s)
7 Ir 21 (s)
8
80
Hg
178
0,26 (s)
9
212Th
90
30 (ms)
8
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Bảng2: Một số nguồn bức xạ thông dụng
(Nguồn TL:Radiation Protection-Jacob Shapiro-Havard University Press-1972)
Số thứ tự Tên nguồn Động năng cực đại
(MeV)
Chu kì rã nửa
T
1/2
1

a
0,027-0,032
b
(136%)
57,4
(decade)
2
131
I 0,61
0,364(80%)
0,638(8%)
8,1(decade)
3
69
Co 0,31
1,17(100%)
1,33(100%)
B.2.Tơng tác của bức xạ với vật chất:
-Tơng tác của các hạt mang điện tích với vật chất:
Các hạt mang điện tích (, ) khi tơng tác với vật chất bị mất năng lợng
chủ yếu do tơng tác với các điện tử nguyên tử của vật chất. Năng lợng bị mất
đó truyền cho các điện tử làm cho chúng bị kích thích và chuyển nên mức cao
hơn (kích thích nguyên tử ) hoặc làm cho chúng bị tách hoàn toàn khỏi nguyên
tử mẹ (ion hoá nguyên tử).
Hình vẽ: Sự ion hoá nguyên tử Helium do hạt
9
e
-
e
-

10
hf
e
-
e
-
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
+Hiệu ứng tán xạ Compton: Photon bức xạ tới tơng tác với lớp vỏ nguyên
tử, một phần năng lợng của nó truyền cho một điện tử nguyên tử làm cho điện
tử đó bị đánh bật khỏi quĩ đạo, mặt khác hớng của photon cũng thay đổi (tán
xạ).

Hình vẽ minh hoạ hiệu ứng tán xạ Compton
+Hiệu ứng tạo cặp electron-pozitron:
Trong một trờng điện từ mạnh xung quanh một hạt mang điện, ví dụ nh hạt
nhân, một lợng tử có thể bị hoán đổi thành một cặp pozitron-electron. Năng l-
ợng của lợng tử đợc phân bổ giữa hai hạt tạo thành.
Điều kiện năng lợng lợng tử gamma để xảy ra hiệu ứng này là E


1.002MeV
Mặt khác, một cặp electron-pozitron có thể kết hợp lại và biến mất, đồng
thời tạo ra một cặp lợng tử gamma có năng lợng bằng nhau (0,511 MeV) và ng-
ợc chiều.
Hình vẽ minh hoạ hiệu ứng tạo cặp
s
11
e
-


Công thức này chỉ đúng khi : - chùm hạt hẹp
- đơn năng
-vật liệu không quá dầy
Thực tế, trong trờng hợp một trong ba điều kiện trên không thoả mãn thì
công thức tổng quát là:
I=I
0
.
x
hd
e
.
à

Hoặc I=I
0
.B.
x
e
à

B: Hệ số tích luỹ
-Tơng tác của Nơtron với vật chất:
Nơtron đợc chia thành các nhóm khác nhau dựa vào chính động năng của
chúng.
Khi tơng tác với vật chất, nơtron bị mất năng lợng thông qua một loạt các t-
ơng tác khác nhau mà vai trò tơng đối của chúng lại phụ thuộc nhiều vào năng
lợng của nơtron.
Các nơtron có khả năng đâm xuyên rất lớn và đi đợc quãng đờng dài trong
môi trờng đặc.

Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
Các hạt nơtron va chạm với hạt nhân bia và bị thay đổi chuyển động. Sau va
chạm, nơtron bị mất một phần năng lợng cho hạt nhân bia. Phần năng lợng năng
lợng này đợc thể hiện dới dạng động năng hạt nhân bia.
E
no
=E
n
+E
A
E
no
: động năng nơtron trớc tán xạ
E
n
: động năng nơtron sau tán xạ
E
A
:động năng hạt nhân thu đợc sau tán xạ đàn hồi.
E
A
=.E
o
.

2
cos

2
)(

+E
A
+
*
A
E
Trong tán xạ không đàn hồi, động năng của hệ bị giảm đi. Sự va chạm
không đàn hồi này xảy ra chủ yếu đối với các hạt nhân nặng.
c. Phản ứng bắt hạt nhân:
Khi nơtron đến tơng tác với hạt nhân bia, nó bị hạt nhân bia bắt và kích
thích bị khử bằng cách phát ra hạt hoặc bức xạ lợng tử khác.
13
n
n
Hạt
nhân
n
Hạt nhân bị kích thích
Thương phát năng lư
ợng dưới dạng

Hạt
nhân
n
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
+phản ứng bắt nơtron bức xạ lợng tử (n,):
QXnX
A
Z
A

làm các mảnh.
...
21
1
1
++++
bbXXn
A
Z
A
Z
thờng kí hiệu:
...),,(
21
bbnX
A
Z
Bảng tổng kết các tơng tác bức xạ hạt nhân
Bức xạ Qúa trình Hiệu ứng
Alpha
va chạm phi đàn hồi với các
điện tử liên kết
-kích thích, ion hoá nguyên
tử
Beta
-va chạm không đàn hồi với
các điện tử nguyên tử
-bị làm chậm trong trờng hạt
nhân
-kích thích, ion hoá nguyên

Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
hiện của các triệu trứng sinh học này phụ thuộc vào liều lợng và tốc độ hấp thụ
bức xạ.
Có thể chia chia thơng tổn bức xạ ra làm hai loại:
-hiệu ứng Soma (somatic): gây hậu quả thấy đợc trên cơ thể ngời bị chiếu
xạ
-hiệu ứng Di truyền (hereditary): gây hậu quả cho các thế hệ về sau của
ngời bị chiếu xạ do các tế bào sinh dục bị bức xạ làm tổn thơng.
Sơ đồ minh hoạ quá trình diễn biến do do ảnh hởng của bức xạ ion hoá:
Thời gian Giai đoạn
15
Cơ thể sống
Tế bào Sinh dục
Hoạt động
Chức năng Di truyền
Tế bào Xoma
Hoạt động
Di truyền Chức năng
Rối loạn
Tử vong
Đột biến
nguy hại cho
bản thân cá
thể
Đột biến di truyền
cho các thế hệ mai
sau của cá thể
Bức xạ ion hoá
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
)(10

-khái niệm: Liều hấp thụ bức xạ là năng lợng hấp thụ trong một đơn vị khối
lợng của vật chất bị chiếu xạ.
16
Tổn thương các cấu trúc đảm bảo
hoạt động chức năng
Tổn thương các cấu trúc đảm bảo
hoạt độngdi truyền
Rối loạn hình thái hoạt
động chức năng tế bào
Xuất hiện tế bào mới có
đặc tính lạ
Tử vong
tế bào
Tổn thương toàn
bộ cơ thể
Rối loạn hoạt động chức
năng của các cơ quan,
tổ chức
Thay đổi hình thái trong
các cơ quan, tổ chức
Những hiệu ứng muộn tế
bào Soma
Những hậu quả di
truyền xa
Bức xạ ion hoá
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
-đơn vị: trong hệ thống đơn vị SI, đơn vị của liều hấp thụ đợc gọi là
Gray(Gy) và đợc định nghĩa là sự tích tụ một năng lợng 1J/kg.
1Gy=1J/kg
Ngoài ra có đơn vị ngoại hệ khác là Rad:

Tia X,, electron
1
Nơtron nhiệt 5
Proton và các nơtron nhanh 20
Các hạt
20
-Liều tơng đơng (H):
Khái niệm liều tơng đơng đợc sử dụng để phản ánh tác dụng sinh học của
mỗi loại bức xạ
H
,i
(Sv)=D(Gy).Q
i
.K
i: tơng ứng loại bức xạ.
17
Y học hạt nhân và kĩ thuật xạ trị
H
i
: liều tơng đơng: trong hệ SI đơn vị là Sv (Sievert). Ngoài ra nó còn có
đơn vị khác là Rem ( 1rem=
Sv
2
10

).
D: liều hấp thụ bức xạ i
Q
i
: trọng số ion hoá ứng với bức xạ i

Số thứ tự Cơ quan/tổ chức Trọng số w
1 Tuyến sinh dục 0,20
2 Tuỷ đỏ trong xơng 0,12
3 Ruột kết 0,12
4 Phổi 0,12
5 Dạ dày 0,12
6 Bàng quang 0,05
7 Tuyến sữa 0,05
8 Gan 0,05
9 Thực quản 0,05
10 Tuyến giáp trạng 0,05
11 Da 0,01
12 Bề mặt xơng 0,01
13 Toàn bộ phần còn lại 0,05
Tổng cộng toàn thân 1,0
-Khái niệm KERMA:
KERMA là động năng đợc giải phóng trong một đơn vị khối lợng vật chất.
KERMA thờng đợc dùng cho bức xạ ion hoá gián tiếp.
Trong hệ SI : [J/kg]
18