Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ petct
- 77 trang
- file .pdf
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LẠI PHÚ MINH
TÍNH LIỀU HIỆU DỤNG TRONG TẠO ẢNH
BẰNG CÔNG NGHỆ PET/CT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT Y SINH
Hà Nội – Năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LẠI PHÚ MINH
TÍNH LIỀU HIỆU DỤNG TRONG TẠO ẢNH
BẰNG CÔNG NGHỆ PET/CT
Chuyên ngành: KỸ THUẬT Y SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT Y SINH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THÁI HÀ
Hà Nội – Năm 2017
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ
cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn
trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
Hà nội, ngày tháng 01 năm 2017
Học viên thực hiện
Lại Phú Minh
Luận văn tốt nghiệp 1 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................1
MỤC LỤC ..................................................................................................................2
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................4
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................5
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................7
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................8
CHƢƠNG MỞ ĐẦU ...............................................................................................10
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY PET/CT .................................................18
1.1.Những cái nhìn đầu tiên về PET/CT ...............................................................18
1.2. Cơ sở vật lý của máy PET/CT ........................................................................19
1.3.Cấu tạo .............................................................................................................21
1.3.1. Cấu tạo phần PET .....................................................................................22
1.3.2. Cấu tạo phần CT .......................................................................................26
1.4. Nguyên lý hoạt động ......................................................................................29
1.4.1. Nguyên lý của PET...................................................................................29
1.4.1.1 Nguyên lý cơ bản ................................................................................29
1.4.1.2. Các dược chất phóng xạ (DCPX) dùng trong PET ............................31
1.4.2. Nguyên lý của CT.....................................................................................35
1.5. Ứng dụng của PET/CT ...................................................................................36
1.6. Đặc điểm máy PET/CT bệnh viện TƯQĐ 108 ..............................................38
CHƢƠNG 2. AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI VỚI CƠ THỂ NGƢỜI ......................40
2.1. Các đơn vị đo lường và định liều lượng phóng xạ .........................................40
2.2.Phương pháp tính toán liều sau quá trình chụp PET/CT .................................44
2.2.1.Thời gian bán hủy sinh học và thời gian bán hủy hiệu dụng ....................45
2.2.2.Liều nhiễm ( Committed dose ) .................................................................45
2.2.3.Phương pháp MIRD (Medical Internal Radiation Dose) .........................46
2.3. Giới hạn liều chiếu đối với kỹ thuật viên và người bệnh nhân ......................48
2.3.1. Đối với kỹ thuật viên ................................................................................48
2.3.2.Đối với bệnh nhân .....................................................................................49
2.3.3.Đối với người thăm và trợ giúp người bệnh..............................................49
2.4.Hội chứng sinh học bức xạ cấp tính ................................................................50
2.5.An toàn bức xạ trong chụp ảnh chẩn đoán sử dụng máy PET/CT ..................51
Luận văn tốt nghiệp 2 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
CHƢƠNG 3. XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC .............................56
3.1.Phương pháp ....................................................................................................56
3.1.1.Liều hiệu dụng bệnh nhân phải chịu sau quá trình chụp PET/CT ............56
3.1.2.Ảnh hưởng của bệnh nhân sau khi chụp với môi trường ..........................59
3.1.2.1.Liều một người bình thường phải chịu khi tiếp xúc bệnh nhân chụp
PET/CT ...........................................................................................................59
3.1.2.2.Thời gian cách ly tối thiểu của bệnh nhân sau quá trình chụp............62
3.2.Kết quả thực nghiệm và kết luận .....................................................................63
3.2.1.Kết quả thực nghiệm .................................................................................63
3.2.2.Kết luận .....................................................................................................72
KẾT LUẬN CHUNG ..............................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................75
Luận văn tốt nghiệp 3 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PET : Positron Emission Tomography
CT : Computer tomography
DCPX: Dược chất phóng xạ
MIRD: Medical Internal Radiation Dose
Raptor :Real-time Acquisition of Photon Trajectory Of Response
BOG: Bismuth gen
Luận văn tốt nghiệp 4 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Quá trình phát positron .............................................................................20
Hình 1.2: Positron kết hợp với electron ....................................................................20
Hình 1.3: Quá trình hủy cặp positron-electron .........................................................20
Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo chung của máy PET/CT .....................................................21
Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống detector.............................................................................22
Hình 1.6: Sơ đồ khối của PET...................................................................................22
Hình 1.7: Khối tinh thể BGO ....................................................................................24
Hình 1.8: Cấu tạo và hoạt động của detector nhấp nháy...........................................25
Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo phần CT ..............................................................................26
Hình 1.10: a/ Cathode b/ Chùm điện tử c/Ống chuẩn trực d/ Bia kim loại ...........27
Hình 1.11: Detector chứa khí Xenon .......................................................................25
Hình 1.12: Detector bán dẫn .....................................................................................27
Hình 1.13: Quá trình kết hợp ảnh PET và ảnh CT ....................................................29
Hình 1.14: Quá trình hợp khử β+...............................................................................30
Hình 1.15: Quá trình ghi nhận của det ......................................................................31
Hình 1.16: Các chế độ chụp 2D và 3D .....................................................................31
Hình 1.17: Flo 18 ......................................................................................................32
Hình 1.18: F18 phân rã trong 24h .............................................................................34
Hình 1.19: Quá trình sản xuất F18 ............................................................................34
Hình 1.20: Quá trình bắn phá bia O-18 bằng proton ................................................34
Hình 1.21: a/Hình ảnh CT b/ Hình ảnh PET c/ Hình ảnh PET/CT ......................38
Hình 2.1: Các quan hệ vật lý giữa S và T .................................................................47
Hình 2.2: KTV tiêm dược chất phóng xạ cho bệnh nhân .........................................51
Hình 2.3: KTV tiếp xúc với bệnh nhân cần được che chắn ......................................52
Luận văn tốt nghiệp 5 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Hình 2.4: Thiết bị đo liều cá nhân được trang bị cho tất cả các nhân viên làm việc
trong môi trường phóng ............................................................................................52
Hình 2.5: Dược sỹ làm việc với dược chất phóng xạ................................................53
Hình 2.6: Phòng điều khiển và phòng chụp ..............................................................54
Hình 2.7: Phòng bệnh nhân .......................................................................................54
Hình 2.8: Cửa chì dày 4 mm .....................................................................................52
Hình 2.9: Cửa có gắn cảnh bảo và được đóng kín ....................................................55
Hình 3.1: Tương tác của phóng xạ với vật chất ........................................................59
Hình 3.2: Sự suy giảm nhanh theo hàm mũ với mỗi giá trị của µ ............................60
Luận văn tốt nghiệp 6 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các loại chất nhấp nháy sử dụng trong PET ............................................23
Bảng 1.2: Một số DCPX được sử dụng chủ yếu .......................................................32
Bảng 2.1: Hệ số chất lượng QF, trọng số bức xạ WR đối với một số loại bức xạ ....41
Bảng 2.2: Trọng số mô đối với các cơ quan .............................................................43
Bảng 3.1: Phần hấp thụ tia gamma cho từng cơ quan của người trưởng thành φi ....56
Bảng 3.2: Hệ số chuyển f ..........................................................................................58
Bảng 3.3: Hệ số suy giảm tuyến tính ........................................................................60
Bảng 3.4: Hệ số tích lũy B đối với chì ......................................................................61
Luận văn tốt nghiệp 7 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
PHẦN MỞ ĐẦU
PET (Positron Emission Tomography) là một thiết bị chụp ảnh phóng xạ cho
phép đánh giá các quá trình chuyển hóa sinh học, chức năng của các cơ quan trong
cơ thể mà không tác động trực tiếp lên cơ thể. CT là từ viết tắt của thuật ngữ
Computed Tomography là chụp cắt lớp sử dùng nguồn tia X với sự hỗ trợ của máy
tính. Sự kết hợp hình ảnh PET với hình ảnh CT được xem như là một sự cải tiến
trong kỹ thuật hình ảnh, nó kết hợp hình ảnh chuyển hóa của PET và hình ảnh giải
phẫu của CT trong cùng một lần ghi hình. Kỹ thuật này đã thiết lập được vai trò
quan trọng của nó trong nghiên cứu và chẩn đoán.
Cùng với những ứng dụng tuyệt vời mà PET/CT mang lại là những nguy cơ
về an toàn phóng xạ mà bất kì một thiết bị, vấn đề nào có liên quan tới phóng xạ
đều phải quan tâm. Ngay trong thời gian đầu tiên khám phá ra chất phóng xạ vào
đầu thế kỉ 19 gười ta đã nhận thấy các lợi ích cũng như tác hại của chúng. Năm
1896, Emily Grubbe - một nhà vật lý người Mỹ, khi làm thí nghiệm với ống tia
cathode đã bị bỏng nặng ở tay. Henri Becquerel - người phát minh ra chất phóng xạ
năm 1896 - cũng bị loét da ngực do bỏ ống thí nghí nghiệm có chứa muối Radium
trong túi áo vest. Vì thế, đi đôi với việc phát triển các ứng dụng của chất phóng xạ
trong y học và khoa học là việc đảm bảo an toàn bức xạ cho con người cũng như
môi trường xung quanh.
Ở nước ta hiện nay, PET/CT đã được ứng dụng trong một số bệnh viện
lớn như Bệnh viện TƯQĐ 108, Bệnh viện Chợ Rẫy TPHCM, Bệnh viện Bạch
Mai, Bệnh viện Việt Đức… phục vụ công tác chẩn đoán hình ảnh. Nhưng việc
nghiên cứu các vấn đề liên quan đến máy PET/CT và an toàn bức xạ trong sử
dụng còn rất ít, hầu hết chỉ dừng lại ở mức giới thiệu về một số tính năng lợi ích
của chẩn đoán hình ảnh bằng máy PET/CT vì đây là một vấn đề còn rất mới mẻ.
Trên cơ sở đó mục tiêu của luận văn sẽ nghiên cứu một số vấn đề sau:
Luận văn tốt nghiệp 8 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Chương mở đầu: Đặt vấn đề, lý do chọn, phương pháp, dự kiến kết quả
đạt được.
Chương 1: Tổng quan về máy PET/CT - đề cập đến cơ sở vật lý, cấu
tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của máy PET/CT.
Chương 2: An toàn bức xạ đối với cơ thể người - đề cập đến các khái
niệm trong an toàn bức xạ nói chung, cho máy PET/CT nói riêng và
thực tế tại cơ sở sử dụng.
Chương 3: Xử lý số liệu và kết quả đạt được. Kết quả thực nghiệm và
thảo luận - tiến hành thực nghiệm tính liều hiệu dụng của bệnh nhân sau
quá trình chụp PET/CT, các điều kiện đảm bảo an toàn bức xạ sau chụp
đối với bệnh nhân.
Luận văn tốt nghiệp 9 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
CHƢƠNG MỞ ĐẦU
Trong thực hành lâm sàng, nếu chỉ dựa vào các kỹ thuật chẩn đoán thong
thường ( siêu âm, CT, MRI …) chúng ta có thể gặp một số trường hợp ung thư
nhưng chưa rõ ổ nguyên phát. Nguyên nhân là do chỉ tổ thương di căn được phát
hiện trong khi khối u nguyên phát còn quá nhỏ.
Rất nhiều trường hợp bệnh nhân có biểu hiện di căn rất rõ nhưng vị trí tổn
thương nguyên phát không tìm thấy được, điều này gây cản trở đến chiến lược
điều trị và rõ ràng là hiệu quả điều trị không cao, tỷ lệ tử vong cao và thời gian
sống thêm thấp.
Vị trí di căn thường gặp nhất là hạch ở hố thượng đòn và vùng cổ, sau đó là não
và xương với chẩn đoán mô bệnh học là ung thư biểu mô tế bào vẩy, ung thư
biểu mô tuyến; loại ung thư biểu mô không biệt hoá có tỷ lệ ít hơn.
Việc chẩn đoán những trường hợp ung thư này đòi hỏi sự đánh giá toàn diện, phụ
thuộc sự thăm khám lâm sàng, bệnh sử, kết quả xét nghiệm mô bệnh học, hoá mô
miễn dịch và chất chỉ điểm khối u… Các kỹ thuật chẩn đoán cơ bản bao gồm
những phương pháp dễ tiếp cận và phổ biến như siêu âm, nội soi, chụp cắt lớp vi
tính, cộng hưởng từ,... Nhưng những phương pháp chẩn đoán hình thái này trong
một số trường hợp có độ nhạy và độ đặc hiệu chưa cao, không tìm thấy tổn
thương nguyên phát.
Ở những bệnh nhân ung thư sau phẫu thuật, xạ trị, hoá trị các tổn thương có
thể biến dạng thay đổi cấu trúc nên hình ảnh CT, MRI có nhiều hạn chế trong
việc xác định các tổ chức di căn, xơ hoá tái phát…Chính vì vậy ta phải sử dụng
Pet/ct để đánh giá.
Tình hình ứng dụng kỹ thuật PET và PET/CT trên thế giới và ở Việt Nam.
Kỹ thuật PET (Chụp cắt lớp bằng bức xạ positron: Positrron Emision
Tomography)) được phát triển từ giữa những năm 1970 và đã trở thành một công
cụ nghiên cứu hữu hiệu trong lâm sàng và thực nghiệm.
Luận văn tốt nghiệp 10 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Tuy nhiên, việc ứng dụng vào lâm sàng lại diễn ra rất chậm chạp vì sự phức
tạp, khó khăn và giá thành cao trong sản xuất và cung cấp các đồng vị phóng xạ
(ĐVPX) phát positron ngắn ngày để dùng cho máy PET.
PET và PET/CT là kỹ thuật hiện đại, tiên tiến giúp ích rất nhiều cho ung
thư, tim mạch, thần kinh, tâm thần và vì lợi ích to lớn của nó nhất là đối với ung
thư. Số lượng máy PET và PET/CT ở các nước tiên tiến lên hàng trăm hoặc hàng
ngàn (như Hoa Kỳ, Nhật bản, Đức nhiều bệnh khác, nên 10 năm gần đây kỹ
thuật PET và PET/CT phát triển nhanh chóng, Hàn quốc, Trung quốc...). Các
nước trong khối ASEAN như Singapore, Thái Lan , Philippin, Malaysia... đều có
các trung tâm PET. Người ta đang phấn đấu để tính trung bình có 1 ÷ 3 máy PET
cho 1 triệu dân.
Số lượng máy PET và PET/CT trên thế giới ( tính đến năm 2012)
Nước PET/CT PET Tổng số
Hoa Kỳ 1,400 400 1800
Ngoài Hoa Kỳ 700 400 1100
Tổng số 2100 800 2900
Như vậy có thể thấy Hoa Kỳ là nước hàng đầu trên thế giới ứng dụng kỹ
thuật PET và PET/CT vào lâm sàng. Trong khi đó chỉ một số nước trong khu vực
Châu á có máy PET/CT nhưng với số lượng rất thấp. Chẳng hạn, tính đến năm
2012 thì tại Singapore có 15 máy PET/CT, Malaysia: 12, Thailand: 8,
Philippines: 5, Vietnam: 3.
Dự kiến trong những năm tới số các nước có máy PET/CT sẽ ngày càng
tăng lên và nhu cầu các chuyên khoa lâm sàng cần đến chỉ định của PET/CT
cũng ngày càng tăng lên.
Ở Việt Nam, năm 2015 chúng ta đã có 3 máy PET/CT đi vào hoạt động, dự
kiến đến cuối năm 2016 sẽ có thêm khoảng 2 máy PET/CT nữa được lắp đặt và
đi vào hoạt động.
Luận văn tốt nghiệp 11 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Dự kiến đến năm 2020 sẽ phát triển các kỹ thuật chụp PET/CT ở hầu hết
các trung tâm khu vực, thành phố trực thuộc trung ương. Đồng thời sẽ lắp đặt
thêm các máy gia tốc vòng (cyclotron) để sản xuất đồng vị phóng xạ cho các
máy PET.
Một yêu cầu bắt buộc cho quá trình ghi bằng máy PET là phải có các
cyclotron (máy gia tốc vòng) để sản xuất các đồng vị phóng xạ phát positron.
Với những lợi ích to lớn về kinh tế, xã hội do máy Cyclotron đem lại, đã từ
lâu ở các nước phát triển và gần đây ở hầu hết các nước khác trên thế giới đã
trang bị máy Cyclotron sử dụng trong y tế và các ngành kinh tế quốc dân khác.
Riêng khu vực châu á, tính đến tháng 9/2016 mới có 319 máy cyclotron
dùng cho máy PET, trong đó Nhật bản là 160 máy; Trung Quốc: 85; Hàn Quốc:
45; Úc: 14; Hồng Công: 12; Philipin: 3 ; …
Ở Việt Nam, hiện đã có 4 cyclotron đi vào hoạt động (ba ở Hà Nội, một ở
thành phố Hồ Chí Minh), vào cuối năm 2015 sẽ có thêm khoảng 1 cyclotron sẽ
được lắp đặt và đưa vào sử dụng ở Hà Nội, như vậy tổng số cyclotron sẽ có lên 5
máy, trong đó có một cyclotron công suất 30 Mev được lắp đặt tại bệnh viện
trung ương quân đội 108.
Trên thị truờng hiện nay phổ biến nhất là các loại Cyclotron 10 MeV, 18
MeV và 30 MeV. Các loại nhỏ hơn 10 MeV và lớn hơn 70 MeV ít được sử dụng.
Các loại rất lớn (trên 200 MeV) chỉ sử dụng ở các cơ sở dùng kỹ thuật điều trị
bằng các hạt nặng.
Cần chú ý là các Cyclotron có công suất nhỏ hơn 18 MeV thường chỉ cho
phép sản xuất đồng vị phóng xạ F-18, O-15, N-13, C-11.... Muốn sản xuất được
các đồng vị phóng xạ khác có giá trị rất cao trong chẩn đoán bằng SPECT và
điều trị như Tl-201, Ga-67, I-123, In-111....cần phải có các Cyclotron công suất
từ 30 MeV trở lên. Qua tính toán của các chuyên gia loại Cyclotron công suất 18
MeV là có hiệu quả kinh tế và kỹ thuật nhất vì đủ cung cấp đồng vị phóng xạ cho
khoảng 5 máy PET. Loại nhỏ hơn sẽ bất lợi về kinh tế, loại lớn hơn tuy có thể
sản xuất được các đồng vị phóng xạ dùng cho SPECT nhưng cần có nhiều máy
Luận văn tốt nghiệp 12 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
PET sử dụng các đồng vị phóng xạ (dược chất phóng xạ) do Cyclotron đó sản
xuất ra.
Hiện nay đã có một số hãng, công ty chế tạo được các cyclotron để sản xuất
các hạt nhân phóng xạ phát positron để dùng cho máy PET.
Một số loại máy gia tốc vòng (cyclotron) để sản xuất các hạt nhân phóng
xạ phát positron
Chùm tia hạt
Dòng điện Số lượng hạt
Hãng sản xuất Kiểu máy Loại Năng lượng
(µA) nhân
(keV)
CTIa RDS – 111 H+ 11 50 4
CTIa RDS - 112 H+ 11 50 2 x 8b
IBA Cyclone 10/5 H+ / 2 H+ 10 / 5 60 / 35 8
IBA Cyclone 18/9 H+ / 2 H+ 18 / 5 80 / 35 8
GEa MINItrace H+ 9,6 50 4
GE PETtrace H+ / 2 H+ 16,5 / 8,5 75 / 60 6
EBCO TR 13/19 H+ / 2 H+ 13,19 / 9 150 2 x 4c
Có rất nhiều các đồng vị phóng xạ được dùng cho máy PET nhằm mục đích
chẩn đoán và ứng dụng đa dạng cho lâm sàng
Một số đồng vị phóng xạ dùng cho máy PET: thời gian bán hủy và hoạt độ
riêng (SA)
Hạt nhân Thời gian bán hủy (phút) Hoạt độ riêng (SA) (Ci/µmol)
82Rb 1,20 150.400
15O 2,07 91.730
122I 3,62 51,912
62Cu 9,76 19.310
13N 10,0 18.900
Luận văn tốt nghiệp 13 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
11C 20,4 9.220
94mTc 52,0 3.614
68Ga 68,3 2.766
77Br 96,0 1.960
18F 110 1.710
66Ga 567 331
64Cu 768 245
86Y 884 213
124I 6048 31
Một số đồng vị phóng xạ (ĐVPX) thường dùng cho máy PET
ĐVPX T1/2 (phút) Sản phẩm
Carbon-11 110 14N(p,a)11C
Nitrogen-13 10,0 16O(p,a)13N
Oxygen-15 2.1 14N(d,n)15O
Fluorine-18 110 18O(p,n)18F (F-)
20Ne(d,a)18F (F2)
Gallium-68 68 Con của Ge-68 (271 ngày)
Rubidium-82 1.27 Con của Sr-82 (25 ngày)
Thông thường khi con người tiếp xúc với chất phóng xạ thì dễ bị ung thư,
vậy tại sao, khoa lại dùng chất phóng xạ để điều trị ung thư ? Một câu hỏi mà
chúng ta có thể lý giải được bằng những phương pháp hiệu quả qua sự phát triển
điều trị ung thư bằng dược chất phóng xạ.
Kỹ thuật hạt nhân để chẩn đoán và điều trị bệnh trên thế giới được thực
hiện từ lâu. Ở Việt Nam, khoa YHHN & Ung bướu -Bệnh viện Bạch Mai là một
Luận văn tốt nghiệp 14 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
trong những đơn vị ra đời sớm nhất và áp dụng sớm nhất các đồng vị phóng xạ
(ĐVPX) để chẩn đoán và điều trị bệnh. Đến nay đã có hàng vạn bệnh nhân đã
được điều trị bằng các đồng vị phóng xạ thành công. Thực tế, ở người bình
thường, những tế bào đang phân chia, đang phát triển, đang thay đổi, ví dụ như
tế bào sinh dục, buồng trứng, tinh hoàn, tế bào máu, niêm mạc ruột hoặc bào
thai... rất nhạy cảm với các chất phóng xạ. Những phụ nữ có thai nếu tiếp xúc
với chất phóng xạ sẽ rất nguy hiểm cho thai nhi và dễ bị các đột biến di truyền,
sai lạc về cấu trúc di truyền...Tuy nhiên, các tế bào ung thư lại thoả mãn được
gần hết những yếu tố nhạy cảm với phóng xạ như lớn nhanh, phân chia vô hạn
độ... Vì vậy nếu đưa các chất phóng xạ vào cơ thể, cái mà nó truy tìm và diệt
nhanh nhất chính là các tế bào ung thư. Nói cách khác các tế bào ung thư và các
tế bào ung thư di căn hay tái phát do ung thư là những tế bào nhạy cảm nhất với
các chất phóng xạ. Nó là mục tiêu của các ĐVPX hay các chất đánh dấu phóng
xạ (Dược chất phóng xạ - DCPX) truy tìm và diệt một cách chọn lọc. Tuy nhiên,
vấn đề ở chỗ là phải lựa chọn dược chất phóng xạ và liều lượng thích hợp cho
từng loại tế bào ung thư để không ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng ít nhất đến những
tế bào lành mà hiệu quả điều trị lại cao nhất (các tế bào ung thư bị tiêu diệt nhiều
nhất).
Y học hạt nhân (YHHN) là một chuyên ngành sử dụng các đồng vị phóng
xạ hay các Dược chất phóng xạ để chẩn đoán và điều trị bệnh. Điểm đặc biệt là
phải đưa các ĐVPX hay DCPX vào trong cơ thể người bệnh bằng nhiều con
đường khác nhau (tiêm, uống…), các chất phóng xạ này khi vào cơ thể theo
dòng tuần hoàn sẽ đến từng tế bào, từng cơ quan.
Để chẩn đoán hay điều trị một bệnh nào đó thì người ta phải lựa chọn một
loại ĐVPX hay một DCPX để có thể tập trung một cách đặc hiệu vào cơ quan
đó, còn các cơ quan bình thường hay các cơ quan khác sẽ rất ít hoặc không có
những chất phóng xạ này. Điều này cho phép chúng ta có thể chẩn đoán chính
xác và sớm một bệnh ở một cơ quan cụ thể nào đó, cũng như điều trị đặc hiệu
một tổ chức, một mô bệnh lý nào đó mà ít ảnh hưởng tới các tổ chức xung
Luận văn tốt nghiệp 15 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
quanh. Đây là một trong những phương pháp điều trị chọn lọc, điều trị đích, nên
kết qủa điều trị cao và an toàn. Ví dụ để điều trị bệnh Basedow (cường giáp
trạng) người ta có thể dùng iốt phóng xạ (I-131), bệnh có thể khỏi, bướu cổ nhỏ
lại mà không cần phẫu thuật (phương pháp phẫu thuật không cần dao), sau khi
khỏi bệnh, bệnh nhân vẫn sinh đẻ bình thường. Hoặc những bệnh nhân ung thư
tuyến giáp (UTTG) thể biệt hóa, sau khi phẫu thuật cắt bỏ tuyến giáp, bệnh nhân
sẽ được uống I-131, chất phóng xạ này sẽ theo dòng tuần hoàn tự truy tìm đến
từng tế bào ung thư tại tuyến giáp và những tế bào ung thư di căn (di căn vào
phổi, não, xương…) và tiêu diệt chúng một cách chọn lọc và ít ảnh hưởng tới các
cơ quan lành bên cạnh. Có nhiều bệnh nhân UTTG sau khi uống I-131, hết bệnh
đã sinh con bình thường...
Để chẩn đoán: người ta chỉ dùng các chất phóng xạ với một liều nhỏ, các
chất phóng xạ này thường phát tia bức xạ gamma, năng lượng thấp, thời gian bán
hủy vật lý không quá dài. Nó được tập trung đặc hiệu vào cơ quan cần chẩn
đoán, các cơ quan tổ chức xung quanh rất ít hoặc không bị tác hại. Phần thừa còn
lại sẽ được đào thải qua nước tiểu và phân. Trong thực tế người ta vẫn dùng các
chất phóng xạ để chẩn đoán cho cả trẻ em.
Để điều trị: dùng các ĐVPX (hoặc các DCPX) phát bức xạ bêta và anpha
để điều trị. Các tia đó có quãng chạy và khả năng đâm xuyên trong tổ chức rất
ngắn nên phải đưa vào tận từng tế bào và tổ chức bệnh. Các tia bức xạ này được
phát ra từ các đồng vị phóng xạ ĐVPX hay dược chất phóng xạ dưới dạng nguồn
hở (dạng lỏng, khí, hỗn dịch…). Các ĐVPX này được đưa vào trong cơ thể qua
đường uống, tiêm…nó sẽ đến từng tế bào bệnh, tế bào ác tính… và tiêu diệt
chúng một cách rất chọn lọc và đặc hiệu. Chính vì vậy nó rất hữu hiệu và được
cho rằng đó là một trong những bước đi đột phá trong điều trị ung thư. Phương
pháp này rất hiệu quả trong điều trị ung thư di căn đa ổ, nhỏ, rải rác như ung thư
di căn vào xương, vào phổi … . Những phần phóng xạ không được hấp thụ hết sẽ
được đào thải ra khỏi cơ thể qua đường nước tiểu và phân.
Luận văn tốt nghiệp 16 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Tại bệnh viện trung ương quân đội 108 đã lắp đặt 2 hệ thống thiết bị hiện
đại về YHHN và xạ trị, bao gồm: Hai máy xạ hình SPECT hai đầu thu để phát
hiện sớm các tổn thương ung thư, các ung thư di căn hoặc tái phát sau điều trị.
Và hệ thống máy xạ trị chiếu ngoài: bao gồm hệ thống máy gia tốc vòng
(Cyclotron 30MeV) và đặc biệt là hệ thống dao Ciberknife. Hai hệ thống máy xạ
trị này đều được gắn kết với hệ thống CT mô phỏng để tái tạo và định vị khối u
với phần mềm chuyên dụng nên có độ chính xác cao trong việc lập kế hoạch điều
trị và được tự động hoá trong suốt quá trình xạ trị nên có độ chính xác và an toàn
rất cao, rút ngắn thời gian điều trị. Hiện đã có hàng trăm bệnh nhân ung thư phổi,
vòm họng, vú, tiền liệt tuyến, đại trực tràng, u não… đã được điều trị bằng máy
gia tốc tuyến tính đạt kết quả điều trị rất tốt. Hàng trăm bệnh nhân ung thư não di
căn, u máu thể hang(cavernome), u màng não, u tuyến yên, tuyến tùng, dị dạng
động tĩnh mạch trong não (AVM), u dây thần kinh số 8, số 5 … đã được điều trị
thành công bằng hệ thống dao Cyberknife. Tất cả các kỹ thuật chẩn đoán và điều
trị bằng YHHN đều được bảo hiểm y tế chi trả toàn bộ hay từng phần tuỳ theo
mỗi loại kỹ thuật. Giá thu của mỗi kỹ thuật này đều theo quy định của Bộ Y tế.
Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật chụp Pet/ct là ghi hình ảnh chuyển hoá trong
tế bào ở mức độ phân tử. Sau đó ghi lại hình ảnh bằng máy Pet/ct sẽ cho chúng
ta thông tin về các thay đổi chuyển hoá cảu tế bào tổ chức (PET) , vừa xác định
được vị trí chính xác của tổn thương ( CT).
Như vậy chúng ta có thể hình dung ra rằng bệnh nhân sẽ bị hai nguồn
phóng xạ. Chiếu xạ trong ( chất đánh dấu FDG) và chiếu xạ ngoài (Tia X ).
Chính vì vậy mà chúng ta phải có kế hoạch và tính toán liều trên bệnh nhân
được chính xác nhất để giảm tối đa liều trên bệnh nhân phải nhận. Với lý do đó
mà tôi thực hiện luận văn đánh giá liều hiệu dụng trong chẩn đoán lâm sàng sử
dụng hệ thống Pet/ct và thống kê những bệnh nhân sử dụng hệ thống này qua đó
tìm những phương pháp tối ưu, giảm liều tối đa trên bệnh nhân mà vẫn cho ra kết
quả tốt nhất.
Luận văn tốt nghiệp 17 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY PET/CT
1.1.Những cái nhìn đầu tiên về PET/CT
PET/CT là một thiết bị kết hợp giữa PET (Positron Emission Tomography)
và CT (Computed Tomography) phục vụ trong lĩnh vực chụp ảnh phóng xạ sử dụng
cho chẩn đoán hình ảnh.
PET là một thiết bị chụp ảnh phóng xạ cho phép đánh giá các quá trình
chuyển hóa sinh học, chức năng của các cơ quan trong cơ thể mà không tác động
trực tiếp lên cơ thể.Nói đến kỹ thuật PET, bắt đầu từ những năm thập niên 1950, khi
các nhà khoa học phát hiện ra khả năng tạo ảnh y khoa từ một họ chất phóng xạ
nhất định và sau đó, các photon năng lượng cao sinh ra từ phản ứng hợp khử
(Annihilation – phản ứng kết hợp rồi khử, triệt tiêu lẫn nhau giữa 1 hạt positron và
1hạt negatron) của các đồng vị phát xạ positron được phát hiện có thể tạo nên
những hình ảnh thể hiện sự chuyển hóa sinh học trong cơ thể sống. Đến giữa thập
niên 1980, PET đã trở thành phương tiện cho lĩnh vực chẩn đoán y khoa cũng như
các nghiên cứu về chức năng trao đổi chất của con người. CT là phương pháp tạo
Luận văn tốt nghiệp 18 Lại Phú Minh – CA 150161
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LẠI PHÚ MINH
TÍNH LIỀU HIỆU DỤNG TRONG TẠO ẢNH
BẰNG CÔNG NGHỆ PET/CT
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT Y SINH
Hà Nội – Năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LẠI PHÚ MINH
TÍNH LIỀU HIỆU DỤNG TRONG TẠO ẢNH
BẰNG CÔNG NGHỆ PET/CT
Chuyên ngành: KỸ THUẬT Y SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT Y SINH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THÁI HÀ
Hà Nội – Năm 2017
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ
cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn
trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
Hà nội, ngày tháng 01 năm 2017
Học viên thực hiện
Lại Phú Minh
Luận văn tốt nghiệp 1 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................1
MỤC LỤC ..................................................................................................................2
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................4
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................5
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................7
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................8
CHƢƠNG MỞ ĐẦU ...............................................................................................10
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY PET/CT .................................................18
1.1.Những cái nhìn đầu tiên về PET/CT ...............................................................18
1.2. Cơ sở vật lý của máy PET/CT ........................................................................19
1.3.Cấu tạo .............................................................................................................21
1.3.1. Cấu tạo phần PET .....................................................................................22
1.3.2. Cấu tạo phần CT .......................................................................................26
1.4. Nguyên lý hoạt động ......................................................................................29
1.4.1. Nguyên lý của PET...................................................................................29
1.4.1.1 Nguyên lý cơ bản ................................................................................29
1.4.1.2. Các dược chất phóng xạ (DCPX) dùng trong PET ............................31
1.4.2. Nguyên lý của CT.....................................................................................35
1.5. Ứng dụng của PET/CT ...................................................................................36
1.6. Đặc điểm máy PET/CT bệnh viện TƯQĐ 108 ..............................................38
CHƢƠNG 2. AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI VỚI CƠ THỂ NGƢỜI ......................40
2.1. Các đơn vị đo lường và định liều lượng phóng xạ .........................................40
2.2.Phương pháp tính toán liều sau quá trình chụp PET/CT .................................44
2.2.1.Thời gian bán hủy sinh học và thời gian bán hủy hiệu dụng ....................45
2.2.2.Liều nhiễm ( Committed dose ) .................................................................45
2.2.3.Phương pháp MIRD (Medical Internal Radiation Dose) .........................46
2.3. Giới hạn liều chiếu đối với kỹ thuật viên và người bệnh nhân ......................48
2.3.1. Đối với kỹ thuật viên ................................................................................48
2.3.2.Đối với bệnh nhân .....................................................................................49
2.3.3.Đối với người thăm và trợ giúp người bệnh..............................................49
2.4.Hội chứng sinh học bức xạ cấp tính ................................................................50
2.5.An toàn bức xạ trong chụp ảnh chẩn đoán sử dụng máy PET/CT ..................51
Luận văn tốt nghiệp 2 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
CHƢƠNG 3. XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC .............................56
3.1.Phương pháp ....................................................................................................56
3.1.1.Liều hiệu dụng bệnh nhân phải chịu sau quá trình chụp PET/CT ............56
3.1.2.Ảnh hưởng của bệnh nhân sau khi chụp với môi trường ..........................59
3.1.2.1.Liều một người bình thường phải chịu khi tiếp xúc bệnh nhân chụp
PET/CT ...........................................................................................................59
3.1.2.2.Thời gian cách ly tối thiểu của bệnh nhân sau quá trình chụp............62
3.2.Kết quả thực nghiệm và kết luận .....................................................................63
3.2.1.Kết quả thực nghiệm .................................................................................63
3.2.2.Kết luận .....................................................................................................72
KẾT LUẬN CHUNG ..............................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................75
Luận văn tốt nghiệp 3 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PET : Positron Emission Tomography
CT : Computer tomography
DCPX: Dược chất phóng xạ
MIRD: Medical Internal Radiation Dose
Raptor :Real-time Acquisition of Photon Trajectory Of Response
BOG: Bismuth gen
Luận văn tốt nghiệp 4 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Quá trình phát positron .............................................................................20
Hình 1.2: Positron kết hợp với electron ....................................................................20
Hình 1.3: Quá trình hủy cặp positron-electron .........................................................20
Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo chung của máy PET/CT .....................................................21
Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống detector.............................................................................22
Hình 1.6: Sơ đồ khối của PET...................................................................................22
Hình 1.7: Khối tinh thể BGO ....................................................................................24
Hình 1.8: Cấu tạo và hoạt động của detector nhấp nháy...........................................25
Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo phần CT ..............................................................................26
Hình 1.10: a/ Cathode b/ Chùm điện tử c/Ống chuẩn trực d/ Bia kim loại ...........27
Hình 1.11: Detector chứa khí Xenon .......................................................................25
Hình 1.12: Detector bán dẫn .....................................................................................27
Hình 1.13: Quá trình kết hợp ảnh PET và ảnh CT ....................................................29
Hình 1.14: Quá trình hợp khử β+...............................................................................30
Hình 1.15: Quá trình ghi nhận của det ......................................................................31
Hình 1.16: Các chế độ chụp 2D và 3D .....................................................................31
Hình 1.17: Flo 18 ......................................................................................................32
Hình 1.18: F18 phân rã trong 24h .............................................................................34
Hình 1.19: Quá trình sản xuất F18 ............................................................................34
Hình 1.20: Quá trình bắn phá bia O-18 bằng proton ................................................34
Hình 1.21: a/Hình ảnh CT b/ Hình ảnh PET c/ Hình ảnh PET/CT ......................38
Hình 2.1: Các quan hệ vật lý giữa S và T .................................................................47
Hình 2.2: KTV tiêm dược chất phóng xạ cho bệnh nhân .........................................51
Hình 2.3: KTV tiếp xúc với bệnh nhân cần được che chắn ......................................52
Luận văn tốt nghiệp 5 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Hình 2.4: Thiết bị đo liều cá nhân được trang bị cho tất cả các nhân viên làm việc
trong môi trường phóng ............................................................................................52
Hình 2.5: Dược sỹ làm việc với dược chất phóng xạ................................................53
Hình 2.6: Phòng điều khiển và phòng chụp ..............................................................54
Hình 2.7: Phòng bệnh nhân .......................................................................................54
Hình 2.8: Cửa chì dày 4 mm .....................................................................................52
Hình 2.9: Cửa có gắn cảnh bảo và được đóng kín ....................................................55
Hình 3.1: Tương tác của phóng xạ với vật chất ........................................................59
Hình 3.2: Sự suy giảm nhanh theo hàm mũ với mỗi giá trị của µ ............................60
Luận văn tốt nghiệp 6 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các loại chất nhấp nháy sử dụng trong PET ............................................23
Bảng 1.2: Một số DCPX được sử dụng chủ yếu .......................................................32
Bảng 2.1: Hệ số chất lượng QF, trọng số bức xạ WR đối với một số loại bức xạ ....41
Bảng 2.2: Trọng số mô đối với các cơ quan .............................................................43
Bảng 3.1: Phần hấp thụ tia gamma cho từng cơ quan của người trưởng thành φi ....56
Bảng 3.2: Hệ số chuyển f ..........................................................................................58
Bảng 3.3: Hệ số suy giảm tuyến tính ........................................................................60
Bảng 3.4: Hệ số tích lũy B đối với chì ......................................................................61
Luận văn tốt nghiệp 7 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
PHẦN MỞ ĐẦU
PET (Positron Emission Tomography) là một thiết bị chụp ảnh phóng xạ cho
phép đánh giá các quá trình chuyển hóa sinh học, chức năng của các cơ quan trong
cơ thể mà không tác động trực tiếp lên cơ thể. CT là từ viết tắt của thuật ngữ
Computed Tomography là chụp cắt lớp sử dùng nguồn tia X với sự hỗ trợ của máy
tính. Sự kết hợp hình ảnh PET với hình ảnh CT được xem như là một sự cải tiến
trong kỹ thuật hình ảnh, nó kết hợp hình ảnh chuyển hóa của PET và hình ảnh giải
phẫu của CT trong cùng một lần ghi hình. Kỹ thuật này đã thiết lập được vai trò
quan trọng của nó trong nghiên cứu và chẩn đoán.
Cùng với những ứng dụng tuyệt vời mà PET/CT mang lại là những nguy cơ
về an toàn phóng xạ mà bất kì một thiết bị, vấn đề nào có liên quan tới phóng xạ
đều phải quan tâm. Ngay trong thời gian đầu tiên khám phá ra chất phóng xạ vào
đầu thế kỉ 19 gười ta đã nhận thấy các lợi ích cũng như tác hại của chúng. Năm
1896, Emily Grubbe - một nhà vật lý người Mỹ, khi làm thí nghiệm với ống tia
cathode đã bị bỏng nặng ở tay. Henri Becquerel - người phát minh ra chất phóng xạ
năm 1896 - cũng bị loét da ngực do bỏ ống thí nghí nghiệm có chứa muối Radium
trong túi áo vest. Vì thế, đi đôi với việc phát triển các ứng dụng của chất phóng xạ
trong y học và khoa học là việc đảm bảo an toàn bức xạ cho con người cũng như
môi trường xung quanh.
Ở nước ta hiện nay, PET/CT đã được ứng dụng trong một số bệnh viện
lớn như Bệnh viện TƯQĐ 108, Bệnh viện Chợ Rẫy TPHCM, Bệnh viện Bạch
Mai, Bệnh viện Việt Đức… phục vụ công tác chẩn đoán hình ảnh. Nhưng việc
nghiên cứu các vấn đề liên quan đến máy PET/CT và an toàn bức xạ trong sử
dụng còn rất ít, hầu hết chỉ dừng lại ở mức giới thiệu về một số tính năng lợi ích
của chẩn đoán hình ảnh bằng máy PET/CT vì đây là một vấn đề còn rất mới mẻ.
Trên cơ sở đó mục tiêu của luận văn sẽ nghiên cứu một số vấn đề sau:
Luận văn tốt nghiệp 8 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Chương mở đầu: Đặt vấn đề, lý do chọn, phương pháp, dự kiến kết quả
đạt được.
Chương 1: Tổng quan về máy PET/CT - đề cập đến cơ sở vật lý, cấu
tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của máy PET/CT.
Chương 2: An toàn bức xạ đối với cơ thể người - đề cập đến các khái
niệm trong an toàn bức xạ nói chung, cho máy PET/CT nói riêng và
thực tế tại cơ sở sử dụng.
Chương 3: Xử lý số liệu và kết quả đạt được. Kết quả thực nghiệm và
thảo luận - tiến hành thực nghiệm tính liều hiệu dụng của bệnh nhân sau
quá trình chụp PET/CT, các điều kiện đảm bảo an toàn bức xạ sau chụp
đối với bệnh nhân.
Luận văn tốt nghiệp 9 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
CHƢƠNG MỞ ĐẦU
Trong thực hành lâm sàng, nếu chỉ dựa vào các kỹ thuật chẩn đoán thong
thường ( siêu âm, CT, MRI …) chúng ta có thể gặp một số trường hợp ung thư
nhưng chưa rõ ổ nguyên phát. Nguyên nhân là do chỉ tổ thương di căn được phát
hiện trong khi khối u nguyên phát còn quá nhỏ.
Rất nhiều trường hợp bệnh nhân có biểu hiện di căn rất rõ nhưng vị trí tổn
thương nguyên phát không tìm thấy được, điều này gây cản trở đến chiến lược
điều trị và rõ ràng là hiệu quả điều trị không cao, tỷ lệ tử vong cao và thời gian
sống thêm thấp.
Vị trí di căn thường gặp nhất là hạch ở hố thượng đòn và vùng cổ, sau đó là não
và xương với chẩn đoán mô bệnh học là ung thư biểu mô tế bào vẩy, ung thư
biểu mô tuyến; loại ung thư biểu mô không biệt hoá có tỷ lệ ít hơn.
Việc chẩn đoán những trường hợp ung thư này đòi hỏi sự đánh giá toàn diện, phụ
thuộc sự thăm khám lâm sàng, bệnh sử, kết quả xét nghiệm mô bệnh học, hoá mô
miễn dịch và chất chỉ điểm khối u… Các kỹ thuật chẩn đoán cơ bản bao gồm
những phương pháp dễ tiếp cận và phổ biến như siêu âm, nội soi, chụp cắt lớp vi
tính, cộng hưởng từ,... Nhưng những phương pháp chẩn đoán hình thái này trong
một số trường hợp có độ nhạy và độ đặc hiệu chưa cao, không tìm thấy tổn
thương nguyên phát.
Ở những bệnh nhân ung thư sau phẫu thuật, xạ trị, hoá trị các tổn thương có
thể biến dạng thay đổi cấu trúc nên hình ảnh CT, MRI có nhiều hạn chế trong
việc xác định các tổ chức di căn, xơ hoá tái phát…Chính vì vậy ta phải sử dụng
Pet/ct để đánh giá.
Tình hình ứng dụng kỹ thuật PET và PET/CT trên thế giới và ở Việt Nam.
Kỹ thuật PET (Chụp cắt lớp bằng bức xạ positron: Positrron Emision
Tomography)) được phát triển từ giữa những năm 1970 và đã trở thành một công
cụ nghiên cứu hữu hiệu trong lâm sàng và thực nghiệm.
Luận văn tốt nghiệp 10 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Tuy nhiên, việc ứng dụng vào lâm sàng lại diễn ra rất chậm chạp vì sự phức
tạp, khó khăn và giá thành cao trong sản xuất và cung cấp các đồng vị phóng xạ
(ĐVPX) phát positron ngắn ngày để dùng cho máy PET.
PET và PET/CT là kỹ thuật hiện đại, tiên tiến giúp ích rất nhiều cho ung
thư, tim mạch, thần kinh, tâm thần và vì lợi ích to lớn của nó nhất là đối với ung
thư. Số lượng máy PET và PET/CT ở các nước tiên tiến lên hàng trăm hoặc hàng
ngàn (như Hoa Kỳ, Nhật bản, Đức nhiều bệnh khác, nên 10 năm gần đây kỹ
thuật PET và PET/CT phát triển nhanh chóng, Hàn quốc, Trung quốc...). Các
nước trong khối ASEAN như Singapore, Thái Lan , Philippin, Malaysia... đều có
các trung tâm PET. Người ta đang phấn đấu để tính trung bình có 1 ÷ 3 máy PET
cho 1 triệu dân.
Số lượng máy PET và PET/CT trên thế giới ( tính đến năm 2012)
Nước PET/CT PET Tổng số
Hoa Kỳ 1,400 400 1800
Ngoài Hoa Kỳ 700 400 1100
Tổng số 2100 800 2900
Như vậy có thể thấy Hoa Kỳ là nước hàng đầu trên thế giới ứng dụng kỹ
thuật PET và PET/CT vào lâm sàng. Trong khi đó chỉ một số nước trong khu vực
Châu á có máy PET/CT nhưng với số lượng rất thấp. Chẳng hạn, tính đến năm
2012 thì tại Singapore có 15 máy PET/CT, Malaysia: 12, Thailand: 8,
Philippines: 5, Vietnam: 3.
Dự kiến trong những năm tới số các nước có máy PET/CT sẽ ngày càng
tăng lên và nhu cầu các chuyên khoa lâm sàng cần đến chỉ định của PET/CT
cũng ngày càng tăng lên.
Ở Việt Nam, năm 2015 chúng ta đã có 3 máy PET/CT đi vào hoạt động, dự
kiến đến cuối năm 2016 sẽ có thêm khoảng 2 máy PET/CT nữa được lắp đặt và
đi vào hoạt động.
Luận văn tốt nghiệp 11 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Dự kiến đến năm 2020 sẽ phát triển các kỹ thuật chụp PET/CT ở hầu hết
các trung tâm khu vực, thành phố trực thuộc trung ương. Đồng thời sẽ lắp đặt
thêm các máy gia tốc vòng (cyclotron) để sản xuất đồng vị phóng xạ cho các
máy PET.
Một yêu cầu bắt buộc cho quá trình ghi bằng máy PET là phải có các
cyclotron (máy gia tốc vòng) để sản xuất các đồng vị phóng xạ phát positron.
Với những lợi ích to lớn về kinh tế, xã hội do máy Cyclotron đem lại, đã từ
lâu ở các nước phát triển và gần đây ở hầu hết các nước khác trên thế giới đã
trang bị máy Cyclotron sử dụng trong y tế và các ngành kinh tế quốc dân khác.
Riêng khu vực châu á, tính đến tháng 9/2016 mới có 319 máy cyclotron
dùng cho máy PET, trong đó Nhật bản là 160 máy; Trung Quốc: 85; Hàn Quốc:
45; Úc: 14; Hồng Công: 12; Philipin: 3 ; …
Ở Việt Nam, hiện đã có 4 cyclotron đi vào hoạt động (ba ở Hà Nội, một ở
thành phố Hồ Chí Minh), vào cuối năm 2015 sẽ có thêm khoảng 1 cyclotron sẽ
được lắp đặt và đưa vào sử dụng ở Hà Nội, như vậy tổng số cyclotron sẽ có lên 5
máy, trong đó có một cyclotron công suất 30 Mev được lắp đặt tại bệnh viện
trung ương quân đội 108.
Trên thị truờng hiện nay phổ biến nhất là các loại Cyclotron 10 MeV, 18
MeV và 30 MeV. Các loại nhỏ hơn 10 MeV và lớn hơn 70 MeV ít được sử dụng.
Các loại rất lớn (trên 200 MeV) chỉ sử dụng ở các cơ sở dùng kỹ thuật điều trị
bằng các hạt nặng.
Cần chú ý là các Cyclotron có công suất nhỏ hơn 18 MeV thường chỉ cho
phép sản xuất đồng vị phóng xạ F-18, O-15, N-13, C-11.... Muốn sản xuất được
các đồng vị phóng xạ khác có giá trị rất cao trong chẩn đoán bằng SPECT và
điều trị như Tl-201, Ga-67, I-123, In-111....cần phải có các Cyclotron công suất
từ 30 MeV trở lên. Qua tính toán của các chuyên gia loại Cyclotron công suất 18
MeV là có hiệu quả kinh tế và kỹ thuật nhất vì đủ cung cấp đồng vị phóng xạ cho
khoảng 5 máy PET. Loại nhỏ hơn sẽ bất lợi về kinh tế, loại lớn hơn tuy có thể
sản xuất được các đồng vị phóng xạ dùng cho SPECT nhưng cần có nhiều máy
Luận văn tốt nghiệp 12 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
PET sử dụng các đồng vị phóng xạ (dược chất phóng xạ) do Cyclotron đó sản
xuất ra.
Hiện nay đã có một số hãng, công ty chế tạo được các cyclotron để sản xuất
các hạt nhân phóng xạ phát positron để dùng cho máy PET.
Một số loại máy gia tốc vòng (cyclotron) để sản xuất các hạt nhân phóng
xạ phát positron
Chùm tia hạt
Dòng điện Số lượng hạt
Hãng sản xuất Kiểu máy Loại Năng lượng
(µA) nhân
(keV)
CTIa RDS – 111 H+ 11 50 4
CTIa RDS - 112 H+ 11 50 2 x 8b
IBA Cyclone 10/5 H+ / 2 H+ 10 / 5 60 / 35 8
IBA Cyclone 18/9 H+ / 2 H+ 18 / 5 80 / 35 8
GEa MINItrace H+ 9,6 50 4
GE PETtrace H+ / 2 H+ 16,5 / 8,5 75 / 60 6
EBCO TR 13/19 H+ / 2 H+ 13,19 / 9 150 2 x 4c
Có rất nhiều các đồng vị phóng xạ được dùng cho máy PET nhằm mục đích
chẩn đoán và ứng dụng đa dạng cho lâm sàng
Một số đồng vị phóng xạ dùng cho máy PET: thời gian bán hủy và hoạt độ
riêng (SA)
Hạt nhân Thời gian bán hủy (phút) Hoạt độ riêng (SA) (Ci/µmol)
82Rb 1,20 150.400
15O 2,07 91.730
122I 3,62 51,912
62Cu 9,76 19.310
13N 10,0 18.900
Luận văn tốt nghiệp 13 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
11C 20,4 9.220
94mTc 52,0 3.614
68Ga 68,3 2.766
77Br 96,0 1.960
18F 110 1.710
66Ga 567 331
64Cu 768 245
86Y 884 213
124I 6048 31
Một số đồng vị phóng xạ (ĐVPX) thường dùng cho máy PET
ĐVPX T1/2 (phút) Sản phẩm
Carbon-11 110 14N(p,a)11C
Nitrogen-13 10,0 16O(p,a)13N
Oxygen-15 2.1 14N(d,n)15O
Fluorine-18 110 18O(p,n)18F (F-)
20Ne(d,a)18F (F2)
Gallium-68 68 Con của Ge-68 (271 ngày)
Rubidium-82 1.27 Con của Sr-82 (25 ngày)
Thông thường khi con người tiếp xúc với chất phóng xạ thì dễ bị ung thư,
vậy tại sao, khoa lại dùng chất phóng xạ để điều trị ung thư ? Một câu hỏi mà
chúng ta có thể lý giải được bằng những phương pháp hiệu quả qua sự phát triển
điều trị ung thư bằng dược chất phóng xạ.
Kỹ thuật hạt nhân để chẩn đoán và điều trị bệnh trên thế giới được thực
hiện từ lâu. Ở Việt Nam, khoa YHHN & Ung bướu -Bệnh viện Bạch Mai là một
Luận văn tốt nghiệp 14 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
trong những đơn vị ra đời sớm nhất và áp dụng sớm nhất các đồng vị phóng xạ
(ĐVPX) để chẩn đoán và điều trị bệnh. Đến nay đã có hàng vạn bệnh nhân đã
được điều trị bằng các đồng vị phóng xạ thành công. Thực tế, ở người bình
thường, những tế bào đang phân chia, đang phát triển, đang thay đổi, ví dụ như
tế bào sinh dục, buồng trứng, tinh hoàn, tế bào máu, niêm mạc ruột hoặc bào
thai... rất nhạy cảm với các chất phóng xạ. Những phụ nữ có thai nếu tiếp xúc
với chất phóng xạ sẽ rất nguy hiểm cho thai nhi và dễ bị các đột biến di truyền,
sai lạc về cấu trúc di truyền...Tuy nhiên, các tế bào ung thư lại thoả mãn được
gần hết những yếu tố nhạy cảm với phóng xạ như lớn nhanh, phân chia vô hạn
độ... Vì vậy nếu đưa các chất phóng xạ vào cơ thể, cái mà nó truy tìm và diệt
nhanh nhất chính là các tế bào ung thư. Nói cách khác các tế bào ung thư và các
tế bào ung thư di căn hay tái phát do ung thư là những tế bào nhạy cảm nhất với
các chất phóng xạ. Nó là mục tiêu của các ĐVPX hay các chất đánh dấu phóng
xạ (Dược chất phóng xạ - DCPX) truy tìm và diệt một cách chọn lọc. Tuy nhiên,
vấn đề ở chỗ là phải lựa chọn dược chất phóng xạ và liều lượng thích hợp cho
từng loại tế bào ung thư để không ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng ít nhất đến những
tế bào lành mà hiệu quả điều trị lại cao nhất (các tế bào ung thư bị tiêu diệt nhiều
nhất).
Y học hạt nhân (YHHN) là một chuyên ngành sử dụng các đồng vị phóng
xạ hay các Dược chất phóng xạ để chẩn đoán và điều trị bệnh. Điểm đặc biệt là
phải đưa các ĐVPX hay DCPX vào trong cơ thể người bệnh bằng nhiều con
đường khác nhau (tiêm, uống…), các chất phóng xạ này khi vào cơ thể theo
dòng tuần hoàn sẽ đến từng tế bào, từng cơ quan.
Để chẩn đoán hay điều trị một bệnh nào đó thì người ta phải lựa chọn một
loại ĐVPX hay một DCPX để có thể tập trung một cách đặc hiệu vào cơ quan
đó, còn các cơ quan bình thường hay các cơ quan khác sẽ rất ít hoặc không có
những chất phóng xạ này. Điều này cho phép chúng ta có thể chẩn đoán chính
xác và sớm một bệnh ở một cơ quan cụ thể nào đó, cũng như điều trị đặc hiệu
một tổ chức, một mô bệnh lý nào đó mà ít ảnh hưởng tới các tổ chức xung
Luận văn tốt nghiệp 15 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
quanh. Đây là một trong những phương pháp điều trị chọn lọc, điều trị đích, nên
kết qủa điều trị cao và an toàn. Ví dụ để điều trị bệnh Basedow (cường giáp
trạng) người ta có thể dùng iốt phóng xạ (I-131), bệnh có thể khỏi, bướu cổ nhỏ
lại mà không cần phẫu thuật (phương pháp phẫu thuật không cần dao), sau khi
khỏi bệnh, bệnh nhân vẫn sinh đẻ bình thường. Hoặc những bệnh nhân ung thư
tuyến giáp (UTTG) thể biệt hóa, sau khi phẫu thuật cắt bỏ tuyến giáp, bệnh nhân
sẽ được uống I-131, chất phóng xạ này sẽ theo dòng tuần hoàn tự truy tìm đến
từng tế bào ung thư tại tuyến giáp và những tế bào ung thư di căn (di căn vào
phổi, não, xương…) và tiêu diệt chúng một cách chọn lọc và ít ảnh hưởng tới các
cơ quan lành bên cạnh. Có nhiều bệnh nhân UTTG sau khi uống I-131, hết bệnh
đã sinh con bình thường...
Để chẩn đoán: người ta chỉ dùng các chất phóng xạ với một liều nhỏ, các
chất phóng xạ này thường phát tia bức xạ gamma, năng lượng thấp, thời gian bán
hủy vật lý không quá dài. Nó được tập trung đặc hiệu vào cơ quan cần chẩn
đoán, các cơ quan tổ chức xung quanh rất ít hoặc không bị tác hại. Phần thừa còn
lại sẽ được đào thải qua nước tiểu và phân. Trong thực tế người ta vẫn dùng các
chất phóng xạ để chẩn đoán cho cả trẻ em.
Để điều trị: dùng các ĐVPX (hoặc các DCPX) phát bức xạ bêta và anpha
để điều trị. Các tia đó có quãng chạy và khả năng đâm xuyên trong tổ chức rất
ngắn nên phải đưa vào tận từng tế bào và tổ chức bệnh. Các tia bức xạ này được
phát ra từ các đồng vị phóng xạ ĐVPX hay dược chất phóng xạ dưới dạng nguồn
hở (dạng lỏng, khí, hỗn dịch…). Các ĐVPX này được đưa vào trong cơ thể qua
đường uống, tiêm…nó sẽ đến từng tế bào bệnh, tế bào ác tính… và tiêu diệt
chúng một cách rất chọn lọc và đặc hiệu. Chính vì vậy nó rất hữu hiệu và được
cho rằng đó là một trong những bước đi đột phá trong điều trị ung thư. Phương
pháp này rất hiệu quả trong điều trị ung thư di căn đa ổ, nhỏ, rải rác như ung thư
di căn vào xương, vào phổi … . Những phần phóng xạ không được hấp thụ hết sẽ
được đào thải ra khỏi cơ thể qua đường nước tiểu và phân.
Luận văn tốt nghiệp 16 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
Tại bệnh viện trung ương quân đội 108 đã lắp đặt 2 hệ thống thiết bị hiện
đại về YHHN và xạ trị, bao gồm: Hai máy xạ hình SPECT hai đầu thu để phát
hiện sớm các tổn thương ung thư, các ung thư di căn hoặc tái phát sau điều trị.
Và hệ thống máy xạ trị chiếu ngoài: bao gồm hệ thống máy gia tốc vòng
(Cyclotron 30MeV) và đặc biệt là hệ thống dao Ciberknife. Hai hệ thống máy xạ
trị này đều được gắn kết với hệ thống CT mô phỏng để tái tạo và định vị khối u
với phần mềm chuyên dụng nên có độ chính xác cao trong việc lập kế hoạch điều
trị và được tự động hoá trong suốt quá trình xạ trị nên có độ chính xác và an toàn
rất cao, rút ngắn thời gian điều trị. Hiện đã có hàng trăm bệnh nhân ung thư phổi,
vòm họng, vú, tiền liệt tuyến, đại trực tràng, u não… đã được điều trị bằng máy
gia tốc tuyến tính đạt kết quả điều trị rất tốt. Hàng trăm bệnh nhân ung thư não di
căn, u máu thể hang(cavernome), u màng não, u tuyến yên, tuyến tùng, dị dạng
động tĩnh mạch trong não (AVM), u dây thần kinh số 8, số 5 … đã được điều trị
thành công bằng hệ thống dao Cyberknife. Tất cả các kỹ thuật chẩn đoán và điều
trị bằng YHHN đều được bảo hiểm y tế chi trả toàn bộ hay từng phần tuỳ theo
mỗi loại kỹ thuật. Giá thu của mỗi kỹ thuật này đều theo quy định của Bộ Y tế.
Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật chụp Pet/ct là ghi hình ảnh chuyển hoá trong
tế bào ở mức độ phân tử. Sau đó ghi lại hình ảnh bằng máy Pet/ct sẽ cho chúng
ta thông tin về các thay đổi chuyển hoá cảu tế bào tổ chức (PET) , vừa xác định
được vị trí chính xác của tổn thương ( CT).
Như vậy chúng ta có thể hình dung ra rằng bệnh nhân sẽ bị hai nguồn
phóng xạ. Chiếu xạ trong ( chất đánh dấu FDG) và chiếu xạ ngoài (Tia X ).
Chính vì vậy mà chúng ta phải có kế hoạch và tính toán liều trên bệnh nhân
được chính xác nhất để giảm tối đa liều trên bệnh nhân phải nhận. Với lý do đó
mà tôi thực hiện luận văn đánh giá liều hiệu dụng trong chẩn đoán lâm sàng sử
dụng hệ thống Pet/ct và thống kê những bệnh nhân sử dụng hệ thống này qua đó
tìm những phương pháp tối ưu, giảm liều tối đa trên bệnh nhân mà vẫn cho ra kết
quả tốt nhất.
Luận văn tốt nghiệp 17 Lại Phú Minh – CA 150161
Tính liều hiệu dụng trong tạo ảnh bằng công nghệ PET/CT
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY PET/CT
1.1.Những cái nhìn đầu tiên về PET/CT
PET/CT là một thiết bị kết hợp giữa PET (Positron Emission Tomography)
và CT (Computed Tomography) phục vụ trong lĩnh vực chụp ảnh phóng xạ sử dụng
cho chẩn đoán hình ảnh.
PET là một thiết bị chụp ảnh phóng xạ cho phép đánh giá các quá trình
chuyển hóa sinh học, chức năng của các cơ quan trong cơ thể mà không tác động
trực tiếp lên cơ thể.Nói đến kỹ thuật PET, bắt đầu từ những năm thập niên 1950, khi
các nhà khoa học phát hiện ra khả năng tạo ảnh y khoa từ một họ chất phóng xạ
nhất định và sau đó, các photon năng lượng cao sinh ra từ phản ứng hợp khử
(Annihilation – phản ứng kết hợp rồi khử, triệt tiêu lẫn nhau giữa 1 hạt positron và
1hạt negatron) của các đồng vị phát xạ positron được phát hiện có thể tạo nên
những hình ảnh thể hiện sự chuyển hóa sinh học trong cơ thể sống. Đến giữa thập
niên 1980, PET đã trở thành phương tiện cho lĩnh vực chẩn đoán y khoa cũng như
các nghiên cứu về chức năng trao đổi chất của con người. CT là phương pháp tạo
Luận văn tốt nghiệp 18 Lại Phú Minh – CA 150161