Home / Blog / bức xạ ion hóa là gì

Bức xạ ion hóa là gì

admin - 06/01/2023 49

Nhắc đến bức xạ, có lẽ phần lớn mọi người sẽ cảm thấy lo sợ và tìm mọi cách để né tránh. Nỗi sợ đó có thể đến từ những thảm họa về nguyên tử đã từng xảy ra trong quá khứ (ví dụ: Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Ukraina bị nổ vào năm 1986) hay sự hủy diệt từ vũ khí hạt nhân (Ví dụ: Vụ ném bom nguyên tử tại 2 thành phố lớn của Nhật Bản là Hiroshima và Nagasaki trong chiến tranh thế giới thứ II). Tuy nhiên trong thực tế, bức xạ có mặt ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta. Không những vậy, bức xạ còn đóng góp vai trò lớn trong chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh lý khác nhau, đặc biệt là ung thư. Hãy cùng Ruy Băng Tím tìm hiểu xem bức xạ là gì, cũng như những ứng dụng và tác động của nó lên cơ thể con người qua bài viết sau.

Bạn đang xem: Bức xạ ion hóa là gì

I. BỨC XẠ LÀ GÌ VÀ GỒM NHỮNG LOẠI NÀO?

Bức xạ (radiation) là sự lan tỏa hoặc truyền dẫn năng lượng của vật chất dưới dạng sóng hoặc dạng hạt <1>. Nói một cách đơn giản hơn bức xạ là những tia hoặc sóng năng lượng có thể nhìn thấy được (ánh sáng mặt trời) hoặc không nhìn thấy được (tia hồng ngoại, tia cực tím, tia X…). Bức xạ có thể đến từ môi trường tự nhiên (như ánh sáng mặt trời, tia cực tím, các chất phóng xạ trong quặng mỏ, đá … ) hoặc do con người tạo ra (như tia X, sóng vi ba, sóng radio…). Nó tồn tại khắp nơi xung quanh chúng ta và có thể nói nó như là một phần của cuộc sống con người. Bức xạ được chia làm hai dạng: bức xạ ion hóa và bức xạ không ion hóa.Bức xạ ion hóa (ionizing radiation) <2> là các bức xạ có khả năng loại bỏ electron ra khỏi các nguyên tử hay phân tử của vật chất (bao gồm không khí, nước và mô sống). Thực chất, bức xạ ion hóa cũng tương tự như ánh sáng trong đời sống hằng ngày. Tuy nhiên, vì có năng lượng cao nên chúng có thể xuyên thấu những thứ mà ánh sáng không thể đi qua được. Điều này khiến chúng có thể làm đứt gãy những liên kết hóa học trong mô sống. Sau cùng, những đứt gãy này có thể dẫn đến biến đổi về cấu trúc, cũng như chức năng của tế bào bên trong cơ thể.Một vài ví dụ thường gặp của bức xạ ion hóa là tia X (dùng trong chụp X-quang hoặc chụp cắt lớp điện toán (CT – Computed Tomography)) và tia gamma (phát ra từ thuốc phóng xạ – dùng trong các kỹ thuật Y học hạt nhân như PET/CT, xạ hình xương hay điều trị ung thư tuyến giáp bằng I-ốt phóng xạ và nguồn phóng xạ Cobalt-60 trong máy xạ trị ngoài). Bức xạ không ion hóa (non-ionizing radiation) <3> là dạng bức xạ ít năng lượng hơn bức xạ ion hóa. Do vậy chúng không thể làm biến đổi cấu trúc nguyên tử hay phân tử của vật chất khi chúng chiếu vào. Một vài ví dụ về bức xạ không ion hóa như: Sóng vô tuyến, vi sóng (Microwaves, được dùng trong nhà bếp), bức xạ hồng ngoại (Infrared radiation, được dùng trong đèn tạo nhiệt), tia cực tím (Ultraviolet – UV, từ mặt trời). Bức xạ không ion hóa không có khả năng xuyên thấu vật chất như bức xạ ion hóa, tuy nhiên chúng lại có khả năng sinh nhiệt cao hơn bức xạ ion hóa. Chính vì khả năng xuyên thấu tốt cũng như mang năng lượng cao hơn của bức xạ ion hóa, hầu hết ứng dụng của bức xạ trong y khoa sẽ liên quan đến bức xạ ion hóa. Nội dung chính của bài viết sau đây sẽ đề cập đến loại bức xạ này, bức xạ ion hóa.

II. LỊCH SỬ VỀ BỨC XẠ ION HÓA TRONG Y KHOA <4> <5> <6>:

Tối ngày 8 tháng 11 năm 1895, Wilhelm Röntgen đang kiểm tra xem liệu tia cathode (tia âm cực) có thể đi xuyên qua kính hay không thì bất ngờ nhận thấy một ánh sáng phát ra từ một tấm được phủ hóa chất gần đó. Ông gọi những tia tạo ra ánh sáng này là tia X, vì bản chất chưa rõ của chúng. Sau khi tìm ra được tính chất của tia X, ông đã được trao tặng giải Nobel về vật lý đầu tiên vào năm 1901.Năm 1896, Henri Becquerel, Pierre Curie và Marie Curie đã phát hiện ra các hợp chất của urani có khả năng phát ra những tia bức xạ không thể nhìn thấy được, điều này đã mang về giải Nobel vật lý vào năm 1903 cho 3 nhà khoa học người Pháp. Ernest Rutherford đã đặt tên cho những tia này là: alpha, beta và gamma dựa theo mức độ xuyên thấu qua vật chất.

Theo đó, tia alpha có độ xuyên thấu rất hạn chế bởi chỉ cần một tờ giấy hay thậm chí vài centimet không khí cũng có thể ngăn cản được tia này. Tiếp theo, tia beta có độ xuyên thấu tốt hơn tia alpha do nó có thể xuyên qua da hoặc đi được vài mét trong không khí, tuy nhiên tia beta có thể bị chặn lại bởi một tấm kim loại hay nhựa mỏng hoặc 1 miếng gỗ. Sau cùng là tia gamma, tia này có thể đi xuyên trong không khí với một khoảng cách lớn hơn nhiều so với tia beta và có thể bị cản bởi vài centimet chì hay khoảng 1 mét bê tông.

Đầu thế kỷ 20, tia X đã được ứng dụng trong công nghiệp và trong lĩnh vực y khoa. Tuy nhiên, không ai biết đến những tác động gây hại từ tia X đối với sức khỏe con người, bởi những triệu chứng thường xuất hiện chậm và chỉ biểu hiện sau một thời gian dài tiếp xúc. Thực tế, lúc bấy giờ, nhiều người tin rằng việc phơi nhiễm với bức xạ có thể đem lại một số lợi ích, ví dụ: những tia bức xạ phát ra từ radium có thể được dùng trong điều trị bệnh lupus, ung thư hay bệnh thần kinh.Ngày nay, bức xạ ion hóa đã khẳng định được vai trò quan trọng trong chẩn đoán cũng như điều trị một số loại ung thư nhất định.

III. VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA BỨC XẠ ION HÓA TRONG Y KHOA:

1. Trong chẩn đoán bệnh:

Các kỹ thuật ghi hình trong y khoa đóng một vai trò nhất định, giúp hỗ trợ cho việc chẩn đoán bệnh, nhờ đó các bác sĩ có thể chọn lựa phương pháp điều trị phù hợp nhất. Hai loại tia bức xạ được ứng dụng phổ biến là tia X và tia Gamma.Tia X (tia Röntgen) <7> Các kỹ thuật hình thường được sử dụng như: Chụp X-quang, chụp cắt lớp điện toán ( hay còn gọi là chụp CT – Computed Tomography) và soi huỳnh quang (Fluoroscopy). Đặc điểm chung của các phương pháp ghi hình này là tia X sẽ được chiếu từ nguồn phát bên ngoài, xuyên qua cơ thể và các tín hiệu xuyên qua sẽ được ghi nhận lại thành hình ảnh trên phim hoặc trên máy tính.Chụp Xquang là phương tiện được sử dụng phổ biến nhất do ưu điểm chụp và cho kết quả nhanh, sẵn có ở nhiều bệnh viện tuyến cơ sở và giá thành thấp. Tuy nhiên, chụp X-quang chỉ ghi nhận hình ảnh trên một mặt phẳng 2 chiều (2D) do đó trong nhiều trường hợp không thể đánh giá chính xác bản chất tổn thương. Ví dụ: Một bệnh nhân đến khám có triệu chứng nghi ngờ của viêm phổi, có thể sẽ được chụp X-quang ngực. Nếu nghi ngờ có tắc ruột sẽ được chụp X-quang bụng đứng không sửa soạn.(Các ví dụ chỉ mang tính chất minh họa, tùy từng tình huống cụ thể mà Bác sĩ sẽ lựa chọn phương pháp thích hợp).Chụp CT hiện nay cũng đã trở nên khá phổ biến. Đây là phương pháp ghi lại hình ảnh 3 chiều (3D), có thể kết hợp với thuốc tương phản khi chụp hay áp dụng các thuật toán xử lý sau khi chụp để dựng hình hoặc chỉnh đổi các thông số chuyên biệt, giúp đọc kết quả chính xác hơn. Tuy nhiên, kỹ thuật này có giá thành cao hơn X-quang nhiều lần và lượng bức xạ phải chịu cũng nhiều hơn (Bảng 1). Ví dụ: Một bệnh nhân có triệu chứng nghi ngờ do tai biến mạch máu não sẽ được chụp CT sọ. Nếu chụp Xquang ngực có tổn thương nghi ngờ, bệnh nhân có thể được chụp CT ngực sau đó để xem rõ hơn vị trí, kích thước và các đặc điểm khác của tổn thương ở phổi.Soi huỳnh quang: Đối với kỹ thuật này, chùm tia X sẽ được chiếu liên tục qua cơ thể để tạo hình ảnh. Sau đó, hình ảnh sẽ được ghi nhận trên một màn hình để bác sĩ có thể xem được những chuyển động bên trong cơ quan cùng lúc khi thực hiện (real time). Tuy nhiên, bức xạ từ kỹ thuật này có thể ảnh hưởng cho cả bệnh nhân và nhân viên y tế khi thực hiện. Bên cạnh đó, đây là kỹ thuật khó nên đòi hỏi chuyên môn và cơ sở vật chất đầy đủ. Ví dụ: Một bệnh nhân có dấu hiệu của nhồi máu cơ tim đến cấp cứu, tùy theo đánh giá của bác sĩ, bệnh nhân có thể được thực hiện can thiệp mạch vành dưới da (Percutaneous coronary intervention – PCI) để tái thông mạch máu bị tắc, nhằm giúp cơ tim không bị chết.

Xem thêm: Mọc Răng Khôn Tiếng Anh Là Gì ? Từ Vựng Và Câu Thông Dụng Tại Phòng Khám

Tia Gamma: Đặc điểm của các phương pháp ghi hình bằng tia gamma là người bệnh sẽ được uống hoặc tiêm thuốc phóng xạ, Sau đó, các đồng vị phóng xạ trong thuốc phóng xạ sẽ tiếp tục phân rã và phát ra loại bức xạ tương ứng. Các tia Gamma (γ) có thể được ghi nhận lại bằng đầu dò (detector), sau đó hệ thống máy tính sẽ tái tạo lại hình ảnh. Các kỹ thuật ghi hình thường được sử dụng như PET/CT, xạ hình xương, xạ hình tưới máu thận, xạ hình đo độ tập trung tuyến giáp, xạ hình tưới máu cơ tim, xạ hình tưới máu não,… Trong đó PET/CT và xạ hình xương là hai kỹ thuật được ứng dụng nhiều trong ung thư (mời các bạn đón đọc ở những phần tiếp theo sẽ được đăng trên Ruy Băng Tím trong thời gian sắp tới)

2. Trong điều trị ung thư: <8>

Xạ trị (radiation therapy) là phương thức sử dụng sóng hoặc hạt có năng lượng cao (ví dụ tia X, tia gamma, chùm tia electron hay proton) để phá vỡ cấu trúc DNA bên trong tế bào. Nhờ đó, các tế bào ung thư không thể phân chia và phát triển. Xạ trị được sử dụng như một trong những phương tiện điều trị chủ lực cho ung thư, bất kể là nước phát triển hay nước đang phát triển. Để tìm hiểu thêm về xạ trị, có thể đọc bài viết sau: Điều trị ung thư tại sao phải xạ trị?

VI. ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ LÊN CƠ THỂ VÀ NGUY CƠ UNG THƯ DO BỨC XẠ ION HÓA:

Như đã nói ban đầu, đặc điểm chung của các tia bức xạ (ion hóa) đều có năng lượng cao, nên chúng có thể làm đứt gãy những liên kết hóa học trong mô sống khi chúng xuyên qua. Sau cùng, những đứt gãy này có thể dẫn đến biến đổi về cấu trúc, cũng như chức năng của tế bào bên trong cơ thể. Do đó, mặc dù được sử dụng phổ biến trong y khoa, những hiểu biết về an toàn khi tiếp xúc với bức xạ là cần thiết.

1. Một số nguồn bức xạ có thể tác động lên con người:

Bức xạ ion hóa trong môi trường tự nhiên (hay còn gọi là bức xạ nền – background radiation) <9>:Môi trường sống của chúng ta, đất-nước-không khí, đều có chứa những thành phần phóng xạ (bức xạ ion hóa). Cây trồng trên đất và động vật sống nhờ uống nước, cũng như ăn thực vật hay các loại động vật khác đều bị nhiễm một lượng bức xạ ít nhiều. Một trong những tác nhân chính góp phần vào bức xạ nền trong môi trường tự nhiên là khí Radon, sinh ra từ quá trình phân ra uranium và thorium, tồn tại trong đất – đá. Theo ước tính, lượng bức xạ nền mà mỗi người phải chịu ảnh hưởng mỗi năm khoảng từ 1,5 – 3,5 mSv, tùy thuộc vào vị trí địa lý của mỗi nơi trên thế giới.Bức xạ từ các kỹ thuật Y khoa <10> <11>:Trong y khoa, để đánh giá mức độ tác động của bức xạ lên cơ thể con người, ta có khái niệm liều hiệu dụng. Liều hiệu dụng trung bình cho mỗi lần thực hiện, tùy thuộc vào nhiều yếu tố như loại kỹ thuật chụp, thiết bị, thời gian chụp, cường độ tia, kích thước cũng như độ nhạy cảm của vùng cơ thể/cơ quan được chụp đối với bức xạ.Bảng 1: Bảng bên dưới liệt kê Liều hiệu dụng trung bình cho mỗi kỹ thuật, được ước tính dựa theo các số liệu thống kê.

Kỹ thuật

Liều hiệu dụng trung bình (mSv)

Kỹ thuật

Liều hiệu dụng trung bình (mSv)

Xquang tay hoặc chân

0.001

Xạ hình xương

6.3

Xquang răng tổng quát

0.01

CT cột sống

Xquang ngực

0.1

CT khung chậu

Xquang bụng

0.7

CT ngực

Nhũ ảnh

0.4

CT bụng

Xquang cột sống thắt lưng

1.5

PET/CT

# 25

CT sọ

Xạ hình tưới máu cơ tim

40.7

Những yếu tố góp phần gây nên ARSBa hội chứng kinh điển của ARS bao gồm: Hội chứng tủy xương (Bone marrow syndrome): Thường xảy ra ở liều chiếu xạ khoảng 0,7 – 10 Gy, một số biểu hiện có thể thấy như: chán ăn, mệt mỏi, sốt. Phần lớn các trường hợp có thể hồi phục sau nhiều tuần đến vài năm. Hội chứng dạ dày – ruột (Gastrointestinal syndrome): Thường xuất hiện với liều chiếu xạ cao hơn, khoảng 10 Gy, với các biểu hiện như: mệt mỏi, chán ăn, tiêu chảy nặng, mất nước và rối loạn điện giải. Hội chứng tim mạch/hệ thần kinh trung ương (Cardiovascular / Central Nervous System syndrome): Thường xuất hiện với liều chiếu xạ lớn hơn 50 Gy, một vài triệu chứng như: tiêu chảy, co giật và hôn mê. Tử vong thường xảy ra trong 3 ngày do suy hệ tuần hoàn, phù, viêm mạch và viêm màng não.

3. Nguy cơ ung thư do bức xạ ion hóa <13> <14> <15><16>:

Ngày nay, tia X và tia Gamma đã được biết đến như những tác nhân gây ung thư cho con người. Kết luận này được đưa ra từ nhiều nghiên cứu thống kê đối với những người còn sống sót sau thảm họa bom nguyên tử ở Nhật Bản, những người phơi nhiễm sau thảm họa Chernobyl, những bệnh nhân được điều trị với bức xạ liều cao, những bệnh nhân hiện các kỹ thuật hình ảnh có liên quan đến tia bức xạ và cả những người phơi nhiễm với bức xạ tại nơi làm việc (công nhân mỏ uranium).Một vài dẫn chứng cho kết luận trên: Những nạn nhân sau thảm họa bom nguyên tử tại Nhật Bản (Nagasaki và Hiroshima) tăng nguy cơ mắc một số loại ung thư như: Ung thư máu, ung thư tuyến giáp, ung thư bàng quang, ung thư vú, ung thư phổi, ung thư buồng trứng,… Đối tượng nguy cơ cao khi phơi nhiễm là trẻ em (độ tuổi càng nhỏ thì nguy cơ phơi nhiễm càng tăng). Nguy cơ này đối với trẻ em còn cao hơn cả thai nhi trong bụng mẹ. Việc phơi nhiễm với bức xạ, dù nhiều hay ít cũng tiềm ẩn nguy cơ nhất định. Không có bất kỳ một ngưỡng an toàn nào rõ ràng cả. Trẻ em và thanh thiếu niên sinh sống gần khu vực xảy ra thảm họa Chernobyl tăng nguy cơ ung thư tuyến giáp do phơi nhiễm với iod phóng xạ. Ngoài ra, công nhân môi trường tại khu vực đó (từ năm 1986 đến 1990) có tăng nguy cơ ung thư máu. Đối với những bệnh nhân được điều trị bức xạ liều cao, một số nghiên cứu cho thấy: Tăng nguy cơ ung thư dạ dày, ung thư tụy đối với những bệnh nhân loét dạ dày được xạ trị liều cao (khoảng 15 Gy). Tăng nguy cơ Sarcoma xương và ung thư máu ở những bệnh nhân viêm cột sống dính khớp (ankylosing spondylitis) được xạ trị với liều tương ứng lần lượt là 31 Gy và 6 Gy. Đối với các kỹ thuật hình ảnh có sử dụng tia bức xạ: Cứ khoảng 2000 người bị phơi nhiễm với 10 mSv từ các kỹ thuật hình ảnh thì có thể gặp ngẫu nhiên 1 người có tăng nguy cơ tử vong do ung thư (nguy cơ này là rất thấp trong dân số). Những trẻ được chụp CT với tổng liều bức xạ ≥ 30 mGy ( # 30 mSv) tăng nguy cơ ung thư máu (leukemia) gấp 3 lần so với những đứa trẻ nhận liều bức xạ ≤ 5 mGy.Vậy nguy cơ ung thư do bức xạ ion hóa trong y khoa có thật sự đáng lo lắng?Nỗi lo lắng về bức xạ trong cộng đồng một phần bắt nguồn từ Giả thuyết tuyến tính không ngưỡng (Linear No Threshold Hypothesis): không có một ngưỡng an toàn nào đối với các bức xạ ion hóa và bất kỳ một lượng bức xạ ion hóa nào khi phơi nhiễm đều có thể làm tăng nguy cơ ung thư, do đó cần phải tránh phơi nhiễm với tất cả các bức xạ ion hóa. (NCRP 2001; BIER 2005)Tuy nhiên, nguy cơ ung thư do bức xạ tổng thể nói chung, cũng như bức xạ trong y khoa nói riêng thì tương đối thấp hơn so với những nguyên nhân gây ung thư khác. Ngày nay, nhờ các tiến bộ về mặt kỹ thuật và chuyên môn, xạ trị ngày càng trở nên hiệu quả. Các tia bức xạ hầu hết chỉ tập trung tại khối u mà không ảnh hưởng nhiều đến những tế bào bình thường lân cận. Trong hầu hết các trường hợp, các kỹ thuật chẩn đoán hay điều trị bệnh có liên quan đến bức xạ đều đã được bác sĩ cân nhắc kỹ lưỡng giữa nguy cơ và lợi ích mà chúng đem lại. Không nên vì lo lắng về nguy cơ sinh ung thư rất nhỏ này mà từ chối thực hiện các phương tiện, kỹ thuật đem lại lợi ích cho việc điều trị bệnh. Theo cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA- International Atomic Energy Agency), liều hiệu dụng giới hạn cho cộng đồng cũng như cho nhân viên làm việc trong môi trường bức xạ được ghi nhận lại trong Bảng 2.

Bảng 2: Liều hiệu dụng giới hạn

Nhóm đối tượng	Liều hiệu dụng giới hạn
Cộng đồng	hoặc trung bình trong 5 năm liên tiếp
Những người làm việc trong môi trường có bức xạ (> 18 tuổi)	(và mỗi năm không vượt quá 50 mSv.

Liều hiệu dụng trung bình cho mỗi lần chụp Xquang ngực là 0,1 mSv (0,05-0,24 mSv) và CT ngực là 7 mSv (4-18 mSv, một số trường hợp CT ngực liều thấp để phát hiện u phổi thì liều hiệu dụng có thể thấp hơn, khoảng 1,5 mSv) (Bảng 1). Qua đó cho thấy, mỗi năm có thể chụp khoảng 10 lần Xquang ngực mà liều hiệu dụng vẫn ở dưới ngưỡng khuyến cáo của IAEA. Tuy nhiên không thể chỉ dựa vào mức phơi nhiễm bức xạ này để đánh giá nguy cơ ung thư. Đại học Ngành Quang Tuyến Hoa Kỳ (ACR-The American College of Radiology) đưa ra mức khuyến cáo về ngưỡng phơi nhiễm bức xạ có thể làm tăng nguy cơ ung thư là 100 mSv trong quãng đời một người (minh họa tương ứng với khoảng 1000 Xquang ngực và 25 CT ngực). Tuy nhiên, trong những trường hợp điều trị bệnh mạn tính (trong đó có ung thư), việc theo dõi, đánh giá đáp ứng với điều trị có thể phải lặp lại nhiều lần CT (cũng như những kỹ thuật sử dụng bức xạ khác). Dẫn đến liều hiệu dụng tích lũy sẽ cao hơn 100 mSv. Khi đó chúng ta cũng đừng nên lo lắng, bởi lợi ích trong việc chẩn đoán và điều trị từ những kỹ thuật này sẽ lớn hơn nhiều so với nguy cơ ung thư do chúng đem lại (có thể cần trên 10-20 năm để xuất hiện ung thư). Không thể chỉ vì lo lắng đối với một nguy cơ nhỏ mà từ chối các biện pháp chẩn đoán, can thiệp giúp ích cho việc điều trị và cải thiện thời gian cũng như chất lượng sống.

Xem thêm: Các Sàn Giao Dịch Forex Uy Tín Nhất 2021, Top 10 Sàn Forex Uy Tín Và Tốt Nhất Thế Giới 2021

TỔNG KẾT

Bức xạ có vai trò quan trọng trong chẩn đoán và điều trị bệnh, đặc biệt các bệnh lý ung thư. Bức xạ có thể có sẵn trong tự nhiên hay sinh ra từ các hoạt động sản xuất công nghiệp và các kỹ thuật chẩn đoán, điều trị trong y học. Nhiều chuyên gia tin tằng các kỹ thuật chẩn đoán sử dụng bức xạ ion hóa vẫn có thể làm tăng nguy cơ ung thư, dù nguy cơ này là rất nhỏ. Do vậy, việc thực hiện các kỹ thuật chẩn đoán và điều trị bệnh có sử dụng bức xạ ion hóa nên được cân nhắc trong mọi trường hợp. Chỉ nên thực hiện khi thật sự cần thiết và đem lại lợi ích cho người bệnh nhiều hơn nguy cơ gây ra bởi lượng bức xạ đó.