Chẩn đoán Hình ảnh Nhập môn, Ấn bản thứ 5. Phụ lục Điện tử C: Liều Bức xạ và An toàn

Chẩn đoán Hình ảnh Nhập môn: Các Nguyên lý và Dấu hiệu Nhận biết, Ấn bản thứ 5
Tác giả: William Herring, MD, FACR – © 2024 Nhà xuất bản Elsevier
Ths.Bs. Lê Đình Sáng (Chủ biên Bản dịch tiếng Việt)

Phụ lục điện tử C: Liều Bức xạ và An toàn

Radiation Dose and Safety
William Herring, MD, FACR
Learning Radiology, e-Appendix C, e35-e38

Bức xạ ion hóa trong Chẩn đoán Hình ảnh

Bằng cách sử dụng các phương thức X-quang thường quy, chụp cắt lớp vi tính (CT), và X-Quang tăng sáng truyền hình (fluoroscopy), hình ảnh chẩn đoán được tạo ra bằng bức xạ ion hóa. Ai cũng biết rằng bức xạ cũng có thể có tác hại nếu sử dụng quá mức hoặc trong những tình huống nhất định. Tất cả các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe nên hiểu những rủi ro liên quan đến phơi nhiễm bức xạ và hạn chế phơi nhiễm khi có thể.

Ba số phận của Bức xạ trong một quy trình Chẩn đoán Hình ảnh

Bức xạ truyền qua là bức xạ đi qua bệnh nhân và tương tác với đầu dò để tạo ra hình ảnh. Thật không may, chỉ khoảng 5% đến 15% bức xạ được tạo ra từ nguồn trở thành bức xạ truyền qua.

Phần lớn bức xạ được tạo ra từ nguồn sẽ trở thành:

• Bức xạ hấp thụ, là bức xạ tương tác với các mô của bệnh nhân, lắng đọng năng lượng của nó trong các mô đó. Đây là nguồn gây phơi nhiễm bức xạ cho bệnh nhân.
• Bức xạ tán xạ, là bức xạ không được truyền qua hoặc hấp thụ bởi bệnh nhân. Khi bức xạ đi qua bệnh nhân, một phần bức xạ thay đổi đường đi ban đầu của nó và tán xạ rời khỏi bệnh nhân theo một hướng khác. Bức xạ tán xạ có thể làm giảm chất lượng hình ảnh và có thể là nguồn phơi nhiễm cho nhân viên (Hình eC.1).

Hình eC.1 Sơ đồ ba số phận của Bức xạ. Trong một quy trình sử dụng bức xạ ion hóa (như X-quang thường quy), bức xạ được tạo ra từ ống tia X có thể (1) được truyền qua bệnh nhân để tạo ra hình ảnh trên đầu dò (đường trắng), (2) bị bệnh nhân hấp thụ, đây là nguồn phơi nhiễm bức xạ của bệnh nhân (đường đen), hoặc (3) tán xạ khi bức xạ thay đổi đường đi, điều này có thể dẫn đến suy giảm chất lượng hình ảnh và phơi nhiễm cho nhân viên chẩn đoán hình ảnh (đường vàng). (Hình ảnh do Sherif Saad, MD cung cấp.)

Các phép đo Bức xạ

Bức xạ hấp thụ được đo bằng liều hấp thụ. Đơn vị của liều hấp thụ là Gray (Gy), là năng lượng được hấp thụ trên một đơn vị khối lượng (kilogram).

• Đơn vị cũ hơn cho liều hấp thụ là rad, trong đó 1 Gy bằng 100 rad. Liều hấp thụ không tính đến tác động sinh học của bức xạ.

Thay vào đó, liều tương đương và liều hiệu dụng cố gắng tương quan liều hấp thụ với các tác động sinh học tiềm tàng trên các loại mô khác nhau. Đơn vị cho các liều này là Sievert (Sv) hoặc rem, trong đó 1 Sv bằng 100 rem.

Tác động sinh học của Bức xạ

Bức xạ gây ra các tác động sinh học ở cấp độ tế bào bằng cách (1) làm hỏng trực tiếp các phân tử hoặc (2) gián tiếp bằng cách tạo ra các gốc tự do để phá vỡ quá trình trao đổi chất của tế bào.

Các loại Tác động sinh học

Hiệu ứng tất định (không ngẫu nhiên)

Đây là tổn thương xảy ra khi đạt đến một mức ngưỡng. Cả xác suất và mức độ nghiêm trọng của hiệu ứng đều tỷ lệ thuận với liều tăng dần, trong đó liều thường được đưa ra trong một lần phơi nhiễm hoặc nhiều lần phơi nhiễm trong một khoảng thời gian rất ngắn. Các hiệu ứng tất định tương đối hiếm.

• Các hiệu ứng này xảy ra khi mức độ tổn thương tế bào do bức xạ gây ra vượt quá khả năng sửa chữa tổn thương của tế bào. Một số ví dụ về các hiệu ứng tất định và liều ngưỡng được trình bày trong Bảng eC.1.

Bảng eC.1 Các hiệu ứng tất định ở các mức liều hấp thụ cấp tính khác nhau

Hiệu ứng ngẫu nhiên (Stochastic Effects)

Đây là tổn thương có thể xảy ra ở bất kỳ mức độ phơi nhiễm nào, không có liều ngưỡng. Các hiệu ứng này xảy ra một cách tình cờ và, trong khi xác suất của chúng tăng lên khi liều tăng, mức độ nghiêm trọng của chúng không phụ thuộc vào liều.

• Các hiệu ứng này là do tổn thương các thành phần tế bào, thường là DNA, bởi các gốc tự do dẫn đến chức năng tế bào bất thường nếu việc sửa chữa không hoàn toàn hoặc không chính xác.
• Các hiệu ứng ngẫu nhiên là những tổn thương vô hình và có thể không biểu hiện cho đến nhiều năm sau khi phơi nhiễm.
• Xác suất tổn thương tế bào một phần là do độ nhạy bức xạ của loại mô bị chiếu xạ.
  • Nói chung, các tế bào trưởng thành, phân chia chậm như xương vỏ có độ nhạy thấp với tổn thương do bức xạ, trong khi các tế bào không biệt hóa, phân chia nhanh như tế bào biểu mô ruột có độ nhạy cao hơn. Các cơ quan nhạy cảm với bức xạ nhất là tủy xương, đại tràng, phổi, vú phụ nữ, dạ dày và tuyến giáp ở trẻ em.
• Các đột biến DNA do bức xạ gây ra xảy ra trong các tế bào sinh dưỡng có thể dẫn đến sự phát triển của ung thư. Các đột biến xảy ra trong các tế bào mầm có thể được truyền cho con cái, có thể gây ra các bất thường di truyền hoặc nhiễm sắc thể có thể di truyền.

Sự phát triển Ung thư

Sự phát triển ung thư là một mối quan tâm lớn của phơi nhiễm bức xạ. Hầu hết thông tin được biết về ung thư do bức xạ gây ra đến từ những người sống sót sau vụ ném bom nguyên tử của Nhật Bản tại Hiroshima và Nagasaki.

• Có bằng chứng cho thấy mối quan hệ giữa bức xạ và ung thư do bức xạ gây ra ở liều 500 mSv. Mặc dù liều 100 mSv có thể đạt được trong một số quy trình chẩn đoán hình ảnh X-quang, người ta tin rằng liều thấp tới 10 mSv có thể làm tăng nguy cơ phát triển ung thư do bức xạ về mặt thống kê.
• Tuy nhiên, để dễ hình dung, một phim X-quang ngực duy nhất phơi nhiễm một người với liều hiệu dụng khoảng 0.04 mSv, và sẽ cần khoảng 250 phim X-quang ngực để đạt được liều 10 mSv.
• Có thể có một thời gian tiềm ẩn từ 10 đến 20 năm sau đó ung thư phát triển từ phơi nhiễm bức xạ, như được thể hiện trong các nghiên cứu từ Hiroshima và Nagasaki. Do thời gian tiềm ẩn này, bệnh nhân cao tuổi thường có nguy cơ thấp hơn trong việc phát triển ung thư liên quan đến những thay đổi tế bào do bức xạ gây ra.

Các nguồn Bức xạ đối với Con người

Năm 2006, người ta ước tính rằng các xét nghiệm chẩn đoán hình ảnh y tế chiếm một nửa tổng liều bức xạ hàng năm đối với con người.

• Người Mỹ “trung bình” nhận khoảng 6.2 mSv mỗi năm từ tất cả các nguồn bức xạ. Con số này bao gồm, trung bình, khoảng 3.1 mSv từ các nguồn tự nhiên và khoảng 3.1 mSv từ các nguồn và ứng dụng do con người tạo ra.
• Các nguồn tự nhiên bao gồm bức xạ vũ trụ, các vật liệu phóng xạ tự nhiên trong đất và khí radon.
• Các quy trình y tế chiếm phần lớn các nguồn bức xạ do con người tạo ra đối với một cá nhân trung bình. Ví dụ về liều bức xạ từ nền tự nhiên và các quy trình X-quang thông thường có thể được nhìn thấy trong Bảng eC.2.

Bảng eC.2 Liều bức xạ tương đối từ các nguồn khác nhau (1 Sv bằng 100 rem)

UGI, chụp đường tiêu hóa trên; BE, thụt bari. Schauer DA, Linton OW. Báo cáo NCRP số 160, Phơi nhiễm bức xạ ion hóa của dân số Hoa Kỳ, phơi nhiễm y tế—chúng ta có đang làm ít hơn với nhiều hơn, và có vai trò nào cho các nhà vật lý y tế không? Health Phys. 2009 Jul;97(1):1-5.

Liều bức xạ tương đối của các Phương thức khác nhau

Trường môn Chẩn đoán Hình ảnh Hoa Kỳ (ACR) đã thiết lập Tiêu chí Phù hợp để hỗ trợ các bác sĩ trong việc lựa chọn quy trình chẩn đoán hình ảnh thích hợp. ACR cũng cung cấp thông tin về mức độ bức xạ tương đối (RRL) liên quan đến các phương thức khác nhau.