Bức xạ quang là gì

1. Bản chất tia X:

a. Tia X là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn. Thông thường tia X có bước sóng trong khoảng từ 10-3 A0 đến 1 A0 [1A0 = 10-10m] tương ứng với dãy tần số từ 3×1016 Hz đến 3×1019 Hz và năng lượng từ 120eV đến 120keV.

b. Cơ chế phát tia X: Electron của Catod được tăng tốc trong điện trường mạnh nên có động năng rất lớn. Khi gặp các nguyên tử Anode, các electron này xuyên sâu vào vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân và các lớp electron của nguyên tử làm dịch chuyển các electron từ tầng này qua tầng khác [Nguyên tử có nhiều lớp các eclectron từ trong ra ngoài được đặt tên K, L , M.. theo mức năng lượng của electron từ thấp tới cao].Chính quá trình dịch chuyển từ tầng này sang tầng khác của các electron tạo ra tia X. Có hai dạng tia X được tạo là ‘bức xạ hãm’ và tia X đặc trưng. Bức xạ hãm tạo ra do sự tương tác giữa các điện tử và hạt nhân nguyên tử vật liệu làm bia. Tia X đặc trưng tạo ra khi các electron bắn phá bia làm bật electron trên các quỹ đạo bên trong ra khỏi nguyên tử vật liệu làm bia. Tia X này được gọi là tia X đặc trưng vì nó đặc trưng riêng cho từng loại nguyên tố làm bia. [Về bản chất sâu hơn nữa hiện nay chưa cập nhật rộng rãi]. Hình ảnh được tạo ra khi chụp X quang là do bức xạ hãm, tia X đặc trưng sinh nhiệt lớn cần được giải nhiệt để đầu đèn hoạt động tốt.

2. Các tính chất và ứng dụng trong y học của tia X:

a. Tính chất:

• Khả năng đâm xuyên tốt: truyền qua được những vật chắn sáng thông thường như giấy, gỗ, hay kim loại mỏng … Bước sóng càng ngắn, đâm xuyên càng mạnh.
• Tác dụng rất mạnh lên kính ảnh.
• Làm phát quang một số chất.
• Có khả năng ion hóa không khí và các chất khí.
• Tác dụng sinh học rất mạnh: hủy hoại tế bào, diệt vi khuẩn, …

b. Ứng dụng trong y học:

• Sử dụng trong các máy X quang, Ct-scanner, PET- CT, xạ trị… rất có giá trị trong việc chẩn đoán cũng như điều trị bệnh.

c. Tác dụng không mong muốn của tia X:

• Với bước sóng ngắn tia X có thể đi xuyên qua mọi vật chất và gây hai rất lớn cho các dạng sinh vật sống. Với con người tia X ở mức độ tiếp xúc khác nhau rất dễ gây rối loạn quá trình trao đổi chất, thay đổi mã di truyền…
• Ngay nay các kỹ thuật đã hỗ trợ cho bệnh nhân phải hấp thu liều tia X giảm song vẫn đạt được hiệu quả trong chẩn đoán và điều trị. Các biện pháp bảo vệ thụ động như các phòng sử dụng tia X được bọc trì, nhân viên bức xạ có áo trì vv…

3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy X quang:

a. Cấu tạo: Các thành phần chính trong hệ chụp X-quang bao gồm:

• Bóng phát tia X và bộ tạo cao áp
• Phin lọc
• Hệ chuẩn trực
• Lưới chống tán xạ.
• Bộ phận nhận tia X: Phim, tấm nhận ảnh KTS, bìa tăng quang hoăc tăng sáng truyền hình [khuếch đại ảnh]
• Bộ kiểm soát liều xạ tự động [AEC]
• Trung tâm điều khiển thông số và phát tia.

Hình: Các thành phần chính trong hệ chụp X-quang

Bóng phát tia X:

Bóng X-Quang có thể xem như dạng đặc biệt của điốt chỉnh lưu chân không, bóng X-quang gồm các bộ phận chủ yếu sau:

• Nguồn bức xạ điện tử - cathode [âm cực];
• Nguồn bức xạ tia X – Anode [dương cực] .
• Vỏ thủy tinh [vỏ trong] bao quanh anode và cathode, đã được hút chân không để loại trừ các phân tử khí cản trở trên đường đi chùm tia điện tử.
• Vỏ bóng [vỏ ngoài] thường làm bằng hợp kim nhôm phủ chì để ngăn ngừa tia X bức xạ theo những hướng không mong muốn ra môi trường xung quanh và còn có tác dụng tản nhiệt. Ngoài ra trên vỏ còn bố trí cửa sổ tia X nơi ghép nối với hộp chuẩn trực và vị trí các đầu nối.

Có hai loại bóng được ứng dụng phổ biến trong thiết bị X-Quang là bóng sử dụng Anode quay và bóng sử dụng Anode cố định. Bóng Anode cố đinh hiện ít sử dụng do nhanh rỗ đĩa Anode gây ảnh hưởng chất lượng tia X do cố định điểm bắn từ Catod sang. Máy X quang tại phòng khám chúng ta sử dụng Anode quay.

Hình: mô hình của bóng phát tia X

b. Nguyên lý tạo hình của máy chụp X quang

Chùm tia X sau khi truyền qua vùng thăm khám của cơ thể thì suy giảm do bị hấp thụ bởi các cấu trúc. Sự suy giảm này phụ thuộc vào độ dày, mật độ của các cấu trúc mà nó đi qua do vậy tác động của chùm tia còn lại tới bộ phận thu nhận [film, detector, màn chiếu…] là khác nhau qua đó bộ xử lý hình ảnh sẽ cho thang xám khác nhau. Mức độ thang xám sẽ tạo ra ảnh.

Bộ phận thu nhận và xử lý hình ảnh là điểm khác biệt lớn nhất giữa các thế hệ máy X quang.

• X quang cổ điển: sử dụng phim x quang để nhận tín hiệu, dùng máy rửa hoặc rửa tay qua các hoạt chất khác nhau để hiện hình ảnh.
• X-Quang kỹ thuật số: Sử dụng các tấm nhận ảnh CR hoặc DR, các máy tính sẽ sử lý tín hiệu và tạo ảnh. Các ảnh nhận được dễ dàng được sử lý, lưu trữ , truyền ảnh giúp thuận tiện cho theo dõi và chẩn đoán bệnh.
• Mô hình về X quang cổ điển, CR và DR.

Bác sĩ Phạm Khắc Hòa

Khoa Chẩn đoán hình ảnh - Phòng khám đa khoa Thành Công.

Tin liên quan

Bài viết được tham vấn chuyên môn bởi Tiến sĩ, Bác sĩ Trần Như Tú - Trưởng Khoa Chẩn đoán hình ảnh - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Đà Nẵng.

Tia X được ứng dụng rất nhiều trong y học và các lĩnh vực khác như hàng không, vũ trụ. Tiếp xúc lâu ngày với tia X ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe là câu hỏi được đa số bệnh nhân quan tâm khi được yêu cầu chụp X quang răng hoặc các bộ phận khác trên cơ thể.

Tia X là một dạng bức xạ điện từ và được xem là có nguy cơ gây ra ung thư. Tuy nhiên, những mặt lợi tích cực mà tia X mang đến vượt xa mọi rủi ro tiêu cực tiềm ẩn. Trong đó, chụp X-quang là ứng dụng chẩn đoán hình ảnh quan trọng được ngành y tế trên toàn cầu sử dụng hơn 100 năm qua, nhờ đó đã cứu sống rất nhiều bệnh nhân và đóng vai trò then chốt trong hàng loạt các khám phá quan trọng về y học.

Để tạo ra hình ảnh X quang, một phần hoặc toàn bộ cơ thể bệnh nhân sẽ được đưa vào máy và phát tia X. Canxi có trong xương với số lượng nguyên tử cao đã hấp thụ các tia X và tạo ra hình ảnh màu trắng trên kết quả thu được. Những vấn đề bất thường trong cơ thể với tỷ lệ hấp thụ tia X đặc biệt sẽ được thể hiện bằng các mức độ trắng đen khác nhau.

Chẩn đoán bệnh qua chụp X quang sẽ được thể hiện bằng màu đen

Các hình thức thăm khám chẩn đoán hình ảnh có sử dụng tia X bao gồm:

• Chụp X quang: Đây là phương pháp rất quen thuộc và cũng sử dụng lượng phóng xạ nhỏ nhất. Trong đó phổ biến là chụp X quang răng, X quang xương và X quang lồng ngực giúp phát hiện nhiều bệnh lý.
• Chụp cắt lớp vi tính [CT]: Bệnh nhân nằm trên bàn chụp, di chuyển vào trong lòng máy quét. Chùm tia X sẽ quét quanh cơ thể qua bộ phận cần chụp người bệnh để tạo ra hình ảnh. Chụp CT sử dụng liều lượng tia X lớn hơn so với các kỹ thuật chụp X quang khác vì chụp rất nhiều hình ảnh trong một lần quét.
• Chụp mạch máu số hóa xóa nền và can thiệp [DSA and intervention]: Ngoài đóng vai trò thiết yếu vào quá trình chẩn đoán không xâm lấn, thăm khám dùng X quang còn được sử dụng để điều trị nhiều loại bệnh. Chụp mạch máu số hóa xóa nền mở ra một lãnh vực điện quang can thiệp có thể điều trị qua đường nội mạch các tắc nghẽn [nhồi máu não, nhồi máu cơ tim...], mạch máu, dị dạng động- tĩnh mạch, các xuất huyết ở nhiều cơ quan, các bệnh lý u [u xơ tử cung, tiền liệt tuyến], các ung thư [điều trị ung thư gan bằng nút mạch...]. Việc đặt các stent, vòng xoắn kim loại...giúp điều trị nhiều loại bệnh. Nhờ vào X quang, bệnh nhân có thể được phát hiện thêm những căn bệnh tiềm ẩn khác mà chưa có biểu hiện, triệu chứng cụ thể, từ đó có cơ hội đề phòng và chữa trị sớm. Thời gian tồn tại lâu dài của tia X trong y học đã chứng tỏ được tầm quan trọng và cần thiết của phương pháp chụp X quang vượt xa những rủi ro phóng xạ.

Chẩn đoán ung thư phổi nhờ vào chụp X quang.

Thực tế, người bình thường và khỏe mạnh vẫn đang tiếp xúc với một lượng phóng xạ nhất định trong cuộc sống hàng ngày, đây gọi là bức xạ nền. Nguồn phóng xạ này đến từ môi trường tự nhiên [radon] và bức xạ vũ trụ, bao gồm tia X. Những tia bức xạ tuy có hại nhưng không thể tránh khỏi, nồng độ tiếp xúc cũng rất thấp nên hầu như con người không nhận ra tác động ảnh hưởng của chúng.

Đối với X quang, mỗi hình thức xét nghiệm sẽ có mức rủi ro khác nhau tùy thuộc vào loại và liều lượng tia X được sử dụng, cũng như phần cơ thể cần kiểm tra. Có thể so sánh mức độ phóng xạ khi chụp X quang với bức xạ nền bình thường mà tất cả mọi người gặp phải hàng ngày như sau:

• X quang ngực: Tương đương với 2,4 ngày bức xạ nền tự nhiên
• X quang sọ: Tương đương với 12 ngày bức xạ nền tự nhiên
• Chụp cột sống thắt lưng: Tương đương với 6 tháng bức xạ nền tự nhiên
• Chụp hệ tiết niệu bằng đường tĩnh mạch: Tương đương với 1 năm bức xạ nền tự nhiên
• Chụp thực quản - dạ dày - ruột non: Tương đương với 2 năm bức xạ nền tự nhiên
• Chụp đại tràng có baryte: Tương đương với 2,7 năm bức xạ nền tự nhiên
• Chụp CT đầu: Tương đương với 243 ngày bức xạ nền tự nhiên
• Chụp CT bụng: Tương đương với 2,7 năm bức xạ nền tự nhiên.

Những số liệu bức xạ được ước tính trên người trưởng thành. Trẻ em là đối tượng nhạy cảm và dễ bị tác động bởi phóng xạ của tia X hơn. Có nghiên cứu cho rằng quét CT ở trẻ em có thể làm tăng nguy cơ ung thư não và bệnh bạch cầu lên gấp 3 lần, đặc biệt là khi tiêm vào bụng và ngực với liều lượng cao.

Chụp CT là phương pháp X quang sử dụng liều lượng phóng xạ cao nhất.

Rủi ro xét nghiệm chẩn đoán hình ảnh dùng tia X quang có ảnh hưởng gì? Tia X có thể gây đột biến DNA và dẫn đến nguy cơ ung thư sau này. Chính vì vậy, Tổ chức Y tế Thế giới [WHO] và chính phủ Hoa Kỳ đã phân loại tia X là chất gây ung thư. Tuy nhiên, mỗi năm tại Mỹ chỉ có khoảng 0,4% nguyên nhân ung thư là do quét CT, trong khi hình thức này ngày càng được những bệnh viện áp dụng nhiều ở khâu chẩn đoán. Theo một nghiên cứu khác, khả năng làm tăng nguy cơ ung thư của tia X chỉ đạt khoảng 0,6 - 1,8% đối với những người dưới 75 tuổi. Qua đó có thể thấy lợi ích của phương pháp chụp X quang lớn hơn rất nhiều so với các hậu quả tiêu cực tiềm ẩn của chúng.

Ngoài có liên quan đến nguy cơ ung thư tăng nhẹ, những tác dụng phụ ngắn hạn còn lại của X quang là rất thấp, hầu như không gây ra bất kỳ vấn đề sức khỏe nào khác. Phi công và phi hành gia tiếp xúc nhiều với các tia vũ trụ ở độ cao là những đối tượng có khả năng bị ảnh hưởng cao hơn so với bệnh nhân đi thăm khám và chẩn đoán đơn thuần. Đối với công nhân làm trong nhà máy hạt nhân, tiếp xúc với mức độ phóng xạ cao có thể khiến họ nôn mửa, chảy máu, ngất xỉu, rụng tóc và bong tróc da.

Nhìn chung, những tiến bộ xét nghiệm hình ảnh trong ngành y tế, bao gồm chụp X quang răng, ngực và chụp CT, là rất quan trọng nhằm giúp các bác sĩ chẩn đoán chính xác và chọn đúng liệu trình điều trị. Điều này khiến cho tia X có lợi nhiều hơn nguy hiểm. Cần lưu ý là chỉ nên áp dụng chụp X quang hoặc làm các kiểm tra có dùng phóng xạ cho người lớn khi thực sự cần thiết. Đối với trẻ em, gia đình cần thảo luận với bác sĩ về những rủi ro và lợi ích có thể xảy đến với trẻ trước khi đồng ý thực hiện.

Nguồn tham khảo: Health.harvard.edu; Cancer.org và Medicalnewstoday.com

XEM THÊM

XEM THÊM: