Đồng Vị Phóng Xạ Là Gì Và Ứng Dụng Trong Y Học

1. Đồng vị phóng xạ là gì?

Một nguyên tố có nhiều đồng vị khác nhau, các đồng vị có tính phóng xạ được gọi là đồng vị phóng xạ, chúng có số proton giống nhau nhưng số neutron khác nhau. Đồng vị phóng xạ cũng được biết là những nguyên tử có chứa các hạt proton và neutron nhưng không ổn định.

Đồng vị phóng xạ là sản phẩm của quá trình phân rã phóng xạ để đưa hạt nhân về trạng thái cân bằng bằng cách phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ. Quá trình này có thể xảy ra tự nhiên hoặc nhân tạo.

Đồng vị phóng xạ đã được phát hiện và ứng dụng từ năm 1930. Đến nay, ứng dụng chủ yếu của đồng vị phóng xạ trong y học là phục vụ chẩn đoán và điều trị. Với những đồng vị phóng xạ có thời gian bán hủy ngắn, phân rã nhanh, sẽ được dùng để chẩn đoán. Với những đồng vị có thời gian bán hủy dài, phân rã lâu, sẽ được dùng để điều trị.

Nguyên lý ứng dụng đồng vị phóng xạ trong y học cũng giống như những đồng vị thường, tức là khi tham gia vào các quá trình sinh lý của cơ thể như chuyển hoá, phân bố hay thải trừ, đồng vị phóng xạ không gây ra các tác dụng dược lý.

Đồng vị phóng xạ được đưa vào cơ thể dưới dạng dược chất phóng xạ bằng cách gắn với các chất mang (tracer), có thể đi vào theo đường tiêm hoặc uống. Tùy vào mục đích thăm khám và cơ quan chẩn đoán sẽ sử dụng các dược chất phóng xạ khác nhau.

2.1 Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong chẩn đoán

Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong chẩn đoán hình ảnh là kỹ thuật sử dụng máy xạ hình để ghi lại và tái tạo hình ảnh phân bố đồng vị phóng xạ ở các cơ quan bên trong cơ thể bằng cách đo hoạt độ phóng xạ.

Một số máy xạ hình thường dùng là Gamma camera. Hiện nay, SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography, chụp cắt lớp phát xạ photon đơn) là máy xạ hình hiện đại thu nhận tia gamma, có thể quay được 360 độ và ghi hình cắt lớp.

Ngoài SPECT, đồng vị phóng xạ cũng được ứng dụng đối với máy PET (Positron Emission Tomography, chụp cắt lớp phát xạ positron) để ghi hình. Tuy nhiên, để đưa ra kết quả chẩn đoán chính xác, cần kết hợp giữa máy SPECT hoặc PET với CT để thu được cả hình ảnh chức năng và cấu trúc giải phẫu.

Xạ hình không chỉ thể hiện hình thái mà còn cho thấy chức năng của cơ quan, thăm khám chẩn đoán. Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong chẩn đoán được chỉ định cho những trường hợp sau:

• Xạ hình tuyến giáp: Xạ hình tuyến giáp nhằm xác định vị trí, hình dạng và kích thước của tuyến giáp; đánh giá chức năng của nhân tuyến giáp; đánh giá tr­ước và sau khi phẫu thuật điều trị ung thư tuyến giáp; chẩn đoán phân biệt với các khối u ở vùng cổ và trung thất.
• Xạ hình tưới máu cơ tim: Các dược chất phóng xạ khi vào cơ thể theo đường máu sẽ l­ưu tại đó và phát ra bức xạ gamma. Máy xạ hình sẽ thu được hình ảnh phân bố đồng vị phóng xạ trong cơ tim, những vùng không tưới máu hoặc tưới máu kém là những vùng khuyết phóng xạ. Xạ hình tưới máu cơ tim được thực hiện ở trạng thái nghỉ và gắng sức để đánh giá chính xác tình trạng cấp máu cũng như hoạt động và khả năng sống theo từng vùng của cơ tim.
• Xạ hình thận: Xạ hình thận sử dụng các dược chất phóng xạ phát ra tia gamma. Thận là cơ quan hấp thu nhanh các đồng vị phóng xạ phát tia gamma. Khi đi vào cơ thể, chúng lưu tại đó và phát bức xạ để máy xạ hình thu được bằng cách đo sự phân bố hoạt tính phóng xạ. Sau đó, chúng được lọc, chế tiết và bài xuất.
• Xạ hình não: Khi hàng rào máu não bị tổn thương (do chấn thương hoặc mắc các bệnh lý như ung thư não, thiếu máu não, áp xe não, ...) sẽ tạo điều kiện để các chất trong máu, trong đó có các đồng vị phóng xạ được gắn vào để chẩn đoán, đi vào vùng não bị tổn th­ương. Kỹ thuật xạ hình sẽ thu được hình ảnh dược chất phóng xạ tập trung ở hàng rào máu não khi bị tổn thương, là vùng có hoạt tính phóng xạ cao hơn so với những tổ chức xung quanh. Hoặc chúng sẽ phân bố trong tổ chức não, khi đó, vùng bị tổn th­ương là những vùng khuyết hoặc giảm xạ.
• Xạ hình xương: Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong xạ hình xương để chẩn đoán phát hiện các trường hợp gãy xương, ung thư xương, đặc biệt có giá trị cao trong tìm kiếm ung thư di căn xương. Những vùng tổn thương sẽ xuất hiện tình trạng tăng chuyển hóa, tăng t­ưới máu, tăng sản sinh tế bào, vì vậy khi các dược chất phóng xạ thâm nhập vào đó sẽ vùng có hoạt tính phóng xạ cao hơn.

2.2 Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong điều trị

So với chẩn đoán, đồng vị phóng xạ được dùng với mục đích điều trị (xạ trị chiếu trong) phải sử dụng liều lớn hơn, vì vậy làm tăng khả năng tác động đến các mô lành nhiều hơn. Đó cũng là nhược điểm của phương pháp xạ trị. Tuy nhiên, đây vẫn là phương pháp điều trị mang lại hiệu quả cao và an toàn.

Xạ trị bao gồm các phương thức sau:

• Xạ trị chuyển hóa: Xạ trị chuyển hóa sử dụng đồng vị phóng xạ dưới dạng dược chất phóng xạ. Dược chất phóng xạ được đưa đến cơ quan cần thăm khám, điều trị theo đường uống hoặc đường tiêm. Xạ trị chuyển hóa chỉ sử dụng đồng vị phóng xạ phát ra tia beta, tia này chỉ tác động đến các mô đích là chủ yếu mà rất ít ảnh hưởng đến các mô lành của các tổ chức xung quanh. Những cơ quan nào có thể hấp thu đồng vị phóng xạ phát ra tia beta có thể sử dụng đồng vị phóng xạ đó trong điều trị.
• Xạ trị áp sát: Xạ trị áp sát hay còn gọi là liệu pháp Curie, xạ trị tiếp cận, xạ trị trong. Phương thức này đưa nguồn phóng xạ vào sát vùng tổn thương để tăng sự hấp thụ chiếu xạ đối với khu vực khối u và làm giảm chiếu xạ ở những mô lành xung quanh.
• Xạ trị chiếu ngoài: Xạ trị chiếu ngoài hay còn gọi là xạ trị từ xa hoặc liệu pháp Cobalt, là phương thức sử dụng máy chiếu xạ.

Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong y học điều trị được chỉ định đối với những trư­ờng hợp sau:

• Bệnh lý tuyến giáp: Đồng vị phóng xạ của iot chủ yếu tập trung ở tuyến giáp, vì vậy được sử dụng trong điều trị một số bệnh lý tuyến giáp như ung thư tuyến giáp thể biệt hóa sau phẫu thuật, Basedow.
• Bệnh lý đa hồng cầu nguyên phát, bạch cầu mãn tính, u máu: Đồng vị phóng xạ của photpho có khả năng thâm nhập vào nhân tế bào bệnh và làm ức chế quá trình phân bào. Dựa vào độ nhạy cảm phóng xạ của tế bào máu bị bệnh cao hơn so với những tế bào máu bình thường, đồng vị phóng xạ của photpho được dùng để điều trị các bệnh lý tế bào máu như đa hồng cầu nguyên phát, bạch cầu mãn tính, u máu phẳng ở trẻ em.
• Điều trị giảm đau do ung thư di căn xương: Xạ trị chiếu ngoài hoặc chiếu trong hiện nay được dùng để thay thế các loại thuốc giảm đau có chứa thuốc phiện, là phương pháp điều trị hiệu quả đối với ung thư di căn xương. Đồng vị phóng xạ của canxi và photpho tăng mạnh khi được đưa và thâm nhập vào các tổ chức xương, vì khi tổ chức xương bị phá hủy thì các quá trình chuyển hóa, tuần hoàn và phân bào tăng lên.
• Ung thư gan nguyên phát: Bức xạ beta phát ra từ các dược chất phóng xạ được tiêm qua ống thông đi vào động mạch gan, đến khối u và lưu lại đó mà không bị thoát ra sẽ giúp tiêu diệt các tế bào ung thư gan.
• Ung thư di căn phúc mạc: Sử dụng kháng thể đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ để điều trị một số bệnh lý ung thư di căn màng bụng như ung thư buồng trứng. Có thể được dược chất phóng xạ bằng đường tiêm tĩnh mạch hoặc màng bụng.
• Ung thư gây tràn dịch màng phổi: Các đồng vị phóng xạ phát ra tia beta có khả năng phá hủy các tế bào khối u có trong dịch màng phổi. Tuy nhiên, tiêm phóng xạ vào màng phổi có thể dẫn đến các biến chứng như sốt và khó thở nhẹ.
• Bệnh lý tim mạch: Bệnh nhân mạch vành sau khi điều trị nong mạch vành và đặt stent có thể gặp tình trạng tái hẹp động mạch vành, do các tổ chức nội mạc trong lòng mạch tăng sinh. Một số đồng vị phóng xạ có khả năng làm ức chế quá trình này và giúp duy trì động mạch luôn được thông suốt.
• Một số bệnh khớp: Các đồng vị phóng xạ được gắn với các chất mang và tiêm trực tiếp vào ổ khớp, giúp tiêu hủy bao hoạt dịch là phương pháp điều trị hiệu quả một số bệnh khớp hiện nay như viêm khớp mãn tính không do nhiễm khuẩn, viêm đa khớp dạng thấp, viêm bao hoạt dịch thể tăng sinh, tràn dịch bao hoạt dịch kéo dài, bệnh khớp ưa chảy máu.
• Xạ trị miễn dịch: Sử dụng các kháng thể đặc hiệu đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ có khả năng phát ra tia beta để thâm nhập vào khối u và làm hoại tử tế bào u. Lượng kháng thể tập trung ở khối u càng nhiều và càng lâu thì hiệu quả điều trị càng cao. Phương pháp này hiệu quả với khối u có kích thước nhỏ <2cm và độ tưới máu tốt, được chỉ định với các trường hợp lympho, ung thư buồng trứng, u nguyên bào thần kinh.

Ngày nay, đồng vị phóng xạ được ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán phát hiện và điều trị nhiều bệnh lý, đặc biệt là các bệnh ung thư.