1/ Gamma Camera
1.1/ Giới thiệu
Y học hạt nhân là ngành y học sử dụng những đồng vị phóng xạ nhân tạo để thực hiện chụp ảnh chẩn đoán chức năng của các cơ quan trong cơ thể như tuyến giáp, tim, xương, phổi, thận… được gọi là xạ hình. Hoặc là dùng chất phóng xạ để điều trị bệnh.

Gamma Camera là kỹ thuật xạ hình dùng khảo sát các chức năng hoạt động của những cơ quan trong cơ thể, phát hiện sớm những thương tổn – điều mà các phương tiện chẩn đoán khác không làm được, ví dụ như khảo sát sự di căn của bệnh ung thư xương.

Trước khi chụp, kỹ thuật viên sẽ bơm chất đồng vị phóng xạ vào tĩnh mạch bệnh nhân, sau đó dùng máy Gamma - camera ghi hình để chẩn đoán chức năng của các cơ quan trong cơ thể, rồi tùy trường hợp có thể dùng chính chất đồng vị phóng xạ để điều trị bệnh. Việc tiêm chất đồng vị phóng xạ vào tĩnh mạch sẽ được thực hiện trước khi ghi hình từ 20 phút tới 6 giờ đồng hồ, hoặc cũng có thể ghi hình ngay khi tiêm chất đánh dấu phóng xạ tùy theo từng cơ quan cần khảo sát. Khi ghi hình, máy sẽ đo chính xác chỉ số hấp thu của chất đồng vị phóng xạ , từ đó sẽ cho biết chức năng hoạt động của cơ quan đó để có kế hoạch điều trị phù hợp.

Hình ảnh một Gamma Camera

Dược chất phóng xạ không gây ảnh hưởng có hại cho sức khỏe người bệnh vì liều dùng trong y khoa rất nhỏ với tia gamma năng lượng thấp không đủ gây độc, không gây phản ứng hay dị ứng cho người sử dụng.

1.2. / Phương thức hoạt động Gamma Camera
Việc thu nhận các bức xạ Gamma Camera cho hiện ảnh -> các thành phần cấu trúc bên trong cơ thể từ đó đưa ra chẩn đoán

Gamma Camera có Cấu tạo gồm 4 phần chính :
- Ống chuẩn trực Collimator.
- Tinh thể phát sáng (scintillation crystal).
- Ống nhân quang ( PM – Photomultiplier tube).
- Bộ phân tích chiều cao xung ( PHA – Pulse height analyzer ).
Mỗi thành phần này sẽ thực hiện một chức năng riêng trong việc chuyển ảnh gamma thành ảnh ánh sáng và truyền nó tới các thiết bị quan sát thích hợp hoặc tới phim (Hình 1.2)

Ống chuẩn trực tiếp nhận bức xạ từ bệnh nhân phát ra và chiếu ảnh Gamma vào bề mặt tinh thể. Tinh thể phát sáng hấp thụ ảnh gamma và chuyển nó sang ảnh ánh sáng. Ảnh ánh sáng này có cường độ rất thấp sẽ không thể được quan sát hay chụp ảnh trực tiếp từ trạng thái này. Do đó sẽ phải khuếch đại các chùm ánh sáng này bằng việc cho đi qua dãy ống nhân quang. Ống nhân quang nằm đằng sau tinh thể phát sáng nhận ánh sáng này chuyển thành các xung điện và khuếch đại các xung điện này. Sau đó các xung này sẽ được phân tích và được hiển thị qua bộ phân tích chiều cao xung( PHA ). Nếu xung nằm trong phạm vi cửa sổ được lựa chọn, nó sẽ truyền qua bộ phân tích chiều cao xung và được ghi lại trên bộ nhớ máy tính để cho các phân tích quan sát và xử lý sau này.

1.3. / Ứng dụng của Gamma Camera

* Xác định được các vấn đề của cơ tim: dùng đồng vị phóng xạ Thallium 201, Rubidium...v. V... tiêm vào mạch máu rồi dùng 1 gamma camera đo độ phóng xạ ở cơ tim. Nơi nào cơ tim được cung cấp máu đầy đủ thì nơi đó đậm độ phóng xạ cao sẽ cho ảnh chụp màu đỏ, nơi nào thiếu máu thì nồng độ phóng xạ thấp và ảnh của vùng đó màu hồng nhạt hoặc vàng hoặc trắng. Căn cứ vào độ đậm, nhạt của hình phóng xạ mà xác định được vùng bị TMCT cục bộ.
* Sử dụng 99mTc-pertechnetate và hệ thống máy Gamma Camera với kỹ thuật ghi hình SPECT đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi ở các khoa Y học hạt nhân trên thế giới. Các tác giả nước ngoài đã và đang tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng 99mTc-pertechnetate trong việc đánh giá chức năng tuyến giáp, từ đó góp phần trong chẩn đoán và theo dõi một số bệnh lý tuyến giáp.
* Đánh giá xơ gan
* Đánh giá chức năng lọc của cầu thận

2./ SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography - Máy chụp cắt lớp đơn photon)

2.1/ Giới thiệu
SPECT chính là phương thức tạo ảnh cao hơn so với Gamma - Camera. SPECT là chu trình chẩn đoán hình ảnh bằng y học hạt nhân, cho phép hiển thị hình ảnh trong không gian 3 chiều chức năng các bộ phận, chuyển hoá tế bào và các thông số chức năng khác trong cơ thể thông qua việc sử dụng một lượng nhỏ các chất phóng xạ khác nhau. Phương pháp này giúp phát hiện các thay đổi về bệnh học ở cấp độ phân tử trước khi hình thành nên sự thay đổi trong cấu trúc giải phẫu.

Máy chụp SPECT là một trong những thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại nhất hiện nay. Về nguyên lí tạo ảnh, SPECT cũng giống như CT, chỉ khác ở chỗ với CT thì chùm photon được chiếu từ bên ngoài, xuyên qua cơ thể và được ghi nhận ở detector phía đối diện nguồn tia X. Còn với SPECT, thì chùm bức xạ photon được phát ra từ bên trong cơ thể do phân rã phóng xạ được đưa (uống,tiêm,.…) vào cơ thể trước đó (nơi cần chụp ảnh). Chùm bức xạ phát ra được ghi nhận đồng thời bởi hệ detector bao quanh bệnh nhân cho ta thông tin về chức năng cơ quan muốn thăm khám . Ảnh SPECT cho ta thấy được thông tin chức năng của các cơ quan (functional image). Ví dụ, lượng máu lưu chuyển qua một vùng nào đó nhiều hay ít… Điều này rất khác với CT. Như vậy nó cho ta biết điều gì đang xảy ra trong cơ thể. Ngoài các ứng dụng chẩn đoán hình ảnh thông thường, máy SPECT còn có vai trò đặc biệt trong xạ trị ung thư. Với ảnh SPECT, bác sĩ và kỹ thuật viên dễ dàng tìm thấy những tổn thương, biến đổi bất thường rất nhỏ trong cơ thể người bệnh. Do đó ảnh SPECT cho phép đoán, phát hiện sớm bệnh ung thư. Máy SPECT có thế cho ta chụp: toàn thân (Whole body), tĩnh (Static), động (Dynamic), 3 Pha, ảnh toàn thể hoặc cắt lớp (Tomo)…

2.2/ Nguyên lý cấu tạo và hoạt động
Dựa vào nguyên lý của Gamma camera, tạo ảnh 3 chiều. Sử dụng các Gamma Camera quay vòng xung quanh cơ thể, với mỗi lần dịch chuyển 3-6 độ và mất 15/20 s, như vậy sẽ quay trong 15-20 phút để quay hết một vòng. Camera thu được hàng loạt ảnh ở khoảng cách các góc bằng nhau khi nó chuyển động quay. Các detector thường dừng ở mỗi phần chiếu này trong khi thu nhận dữ liệu bằng cách sử dụng phương thức bước và nhảy (step and shoot mode). Có thể lựa chọn quay góc 1800 hoặc 3600. Độ nhạy sẽ tăng lên đáng kể nếu như sử dụng camera có hai hoặc ba đầu ghi ảnh. Thuật toán tái tạo ảnh giống như đối với máy CT( tomographic recontruction )

Một máy SPECT của Siemens

Sử dụng các đồng vị phóng xạ :
* 99mTc-tetrofosmin (Myoview™, GE healthcare), 99mTc-sestamibi (Cardiolite®, DuPont) dùng để chụp vùng tim
* 99mTc-HMPAO (hexamethylpropylene amine oxime) -> dùng chụp vùng não. Trong chụp não cũng có thể chụp được nồng độ máu trong não tương tự như tạo ảnh PET

2.3 Phân loại SPECT
Hiện nay có máy SPECT một đầu thu và SPECT hai đầu thu, tạo ra sự lựa chọn linh hoạt trong quá trình thăm khám:
Máy SPECT một đầu thu:
- Linh hoạt trong chụp tổng quát với khả năng tiếp cận hết sức dễ dàng với bệnh nhân trên cáng và xe lăn. Đặc trưng của hệ thống tiết kiệm chi phí này là gantry mở đa năng, khả năng chỉnh nghiêng đầu thu đầu/cuối, tự động đánh dấu cơ thể trong chụp SPECT và chụp toàn thân, cũng như dễ dàng nâng cấp lên cấu hình hai đầu thu.

Máy SPECT hai đầu thu :
- Tối đa hóa chất lượng hình ảnh trong chụp toàn thân đồng thời tăng năng suất thăm khám trong mọi kiểu chụp: Máy hai đầu dò có thể biến đổi cho cấu hình đầu thu ở các góc 180 độ,90 độ và 76 độ, tạo ra các ứng dụng thăm khám tối ưu trong chụp tổng quát tim mạch,u bướu và thần kinh, tim mạch v.v…
- Thuận tiện trong việc chụp bệnh nhân trên cáng và trên xe lăn, kể cả trong tư thế đứng: Hai đầu thu cố định 180 độ tối đa hóa tính năng chụp toàn thân và chụp SPECT bằng các đầu thu được đặt ở vị trí đối diện nhau, tạo nên một hệ thống lý tưởng cho ứng dụng điều trị u bướu. Gantry mở cho phép tiếp cận dễ dàng với cả hai đầu thu.

2.4/ Ứng dụng của SPECT.
- SPECT là sự phát triển lên của Gamma Camera, nó có thể tạo ra các ảnh 3 chiều, đối với hình ảnh mô, nhiễm trùng, tuyến giáp và xương.
- SPECT cho phép hiển thị chính xác sự định vị của các ảnh không gian 3, nó có thể cung cấp thông tin chức năng ở các bộ phận bên trong bệnh nhân. Điển hình như cho hình ảnh của não và tim mạch.
- Chẩn đoán về các bệnh tim mạch: SPECT, sử dụng các đồng vị phóng xạ đặc trưng như l131 Octreotide hay MIBG, được dùng để định vị các khối u ác tính không điển hình như các khối u thần kinh nội tiết. Thiết bị này hỗ trợ rất lớn cho các bác sĩ trong việc lấy mẫu sinh thiết, phẫu thuật cắt bỏ và xạ trị sau phẫu thuật.
- Chẩn đoán các bệnh trong não:
- Máy chụp SPECT có chức năng chẩn đoán các loại bệnh tầm soát, chẩn đoán ung thư xương, tuyến tiền liệt, bướu cổ và bướu giác độc, thăm dò chức năng của các bộ phận như tuyến giáp, gan, thận và não, với độ chính xác cao.
- Ngoài ra, máy SPECT được thiết kế rất tiện dụng và tối ưu. Hệ thống giường tạo cho bênh nhân cảm giác thoải mái trong quá trình thăm khám. Hệ thống Collimator, Detector với nhiều mức năng lượng khác nhau cho phép kĩ thuật viên vận hành nhiều lựa chọn khi sử dụng các đồng vị khác nhau để cho chất lượng ảnh tốt nhất…

2.5/ Áp dụng thực tế tại Việt Nam
Các công nghệ kỹ thuật ứng dụng cho chẩn đoán và điều trị bệnh đang được các bệnh viện, các trung tâm ở nước ta tiếp nhận và ứng dụng công nghệ. Hiện tại (tính đến tháng 11/2006), cả nước có 15 máy SPECT và một số máy móc thiết bị y học hạt nhân khác... đang được sử dụng rất hiệu quả tại các bệnh viện hàng đầu về chuyên ngành này như: BV Chợ Rẫy, BV 108, BV Bạch Mai, BV Đà Nẵng. Và trên cả nước cũng có tổng cộng là 20 máy Gamma camera ứng dụng trong các trung tâm y tế và cũng đang được vận dụng rất hiệu quả.

Tuy nhiên đất nước ta vẫn còn đang phát triển và việc đầu tư vào máy móc công nghệ không thể một sớm một chiều và diễn ra đồng loạt được, đặc biệt là với ngành Y học hạt nhân đòi hỏi phải có trình độ chuyên môn cao, và sự đầu tư ban đầu rất lớn. Tuy nhiên việc áp dụng công nghệ kỹ thuật trong chẩn đoán là sẽ diễn ra trong một tương lai gần, do đó nắm bắt tìm hiểu công nghệ, đào tạo nguồn nhân lực con người để sẵn sàng tiếp nhận các kỹ thuật cao là những việc cần làm thiết thực trong thời gian tới.

2.6 Các thông tin bổ sung thêm.
SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) phân biệt với PET là kỹ thuật ứng dụng sự hủy cặp electron và positron, Để sử dụng PET hoặc PET-CT thì phải đi kèm với máy gia tốc vòng Cyclotron.
-  Về phương diện kỹ thuật có loại máy 1 đầu, và máy 2 đầu (dual head). Hiện nay một số BV ở Việt Nam mới bắt đầu có máy 2 đầu như ở BV 108.
- Ứng dụng để chụp xạ hình, thông thường để chẩn đoán các khối u và một số bệnh lý chức năng khác (chú ý đây là kỹ thuật chụp ảnh chức năng chứ không phải chụp ảnh giải phẫu như CT hoặc MRI): xạ hình tưới máu cơ tim, xạ hình hàng rào máu não (chẩn đoán bệnh tâm thần hoặc tổn thương não), xạ hình gan, xạ hình xương, xạ hình tuyến giáp, xạ hình thận, xạ hình phổi...
- Tiêm chất phóng xạ (chất phóng xạ trước khi được tiêm vào cơ thể phải được gắn kit nào đó, tức là một chất mang carrier, tùy theo mục đích sử dụng) vào cơ thể ít nhiều gây hại cho cơ thể. Tuy nhiên nói chung thì phần có hại không đáng kể lắm vì chất phóng xạ cũng bị đào thải ra ngoài nhanh chóng, các chất phóng xạ này cũng có thời gian bán hủy ngắn, độ nhạy của các detector hạt nhân cũng rất cao nên lượng phóng xạ sử dụng cũng rất ít.
 

(Tổng hợp và tham khảo từ báo cao K47ĐTYS ĐH BK HN)