CÁC LOẠI BỨC XẠ TRONG CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH

1. Khái niệm bức xạ và lịch sử khám phá

2. Bức xạ ion hóa3. Bức xạ không ion hóa

BỨC XẠ LÀ GÌ?

• Quá trình các hạt giầu năng lượng, hoặc năng lượng, hoặc sóng, truyền trong một môi trường hoặc qua không gian.

• Quá trình truyền năng lượng qua không gian.

Loại bức xạ quen thuộc nhất:

Bức xạ Mặt Trời

Cơ thể sống sử dụng như thế nào?

Ăn nhiều thịt làm trái đất nóng lên!

Loại bức xạ phổ biến nhất: Bức xạ điện từ

Phổ bức xạ điện từ

Phổ sóng điện từ:

Phân loại:Bức xạ ion hóa: năng lượng đủ lớn để ion hóa nguyên tử môi trườngBức xạ không ion hóa: năng lượng không đủ lớn để ion hóa vật chất

Lưu ý: Cả bức xạ ion hóa và không ion hóa đều tác động lên cơ thể

LỊCH SỬ KHÁM PHÁ

1895: Wilhelm Conrad Röntgen phát hiện tia X nhờ dùng ống Crookes

* 1 tháng: nghiên cứu các tính chất cơ bản* 22-12-1895: chụp X quang đầu tiên

Röntgen (1845-1923)

1896: Becquerel khám phá tính phóng xạ tự phát

Nobel vật lý 1903 (cùng Marie và Pierre Curie)

1899: Ernest Rutherford phát hiện các bức xạ hạt nhân anpha, beta và gamma

(trình bày lý thuyết bằng ngôn ngữ đơn giản)

Nỗi thất vọng của các nhà giả kim thuật

Rutherford (1871-

1937)

BỨC XẠ ION HÓA:

• Bức xạ có năng lượng lớn, hơn vài ba eV (1 eV = 1,6 x 10-19 J), có thể ion hóa bằng cách tách điện tử khỏi lớp vỏ nguyên tử.

• Bao gồm: Ba bức xạ hạt nhân, tia X và neutron

Bức xạ anpha:

• Bản chất: hạt nhân của Heli• Động năng 5 MeV (≈ 0,13% năng lượng

toàn phần, tốc độ 15.000 km/s)• Khả năng ion hóa rất mạnh (m lớn, q lớn,

v nhỏ) → chỉ đi được vài cm trong không khí

Điệp viên Litvinenko, 2006

Bức xạ beta:• Hai loại: β+ và β- • β- : neutron biến thành proton, kèm

điện tử và phản neutrino• β+ : proton biến thành neutron, kèm

positon (điện tử dương) và neutrino

Bức xạ neutron:

• Một trong hai loại hạt tạo nên hạt nhân, n và p

• Không mang điện

• Ứng dụng nhiều trong khoa học

(Bom neutron)

Tia X: Bức xạ điện từ

• Bước sóng: 0,01 ÷ 10 nm (1 nm = 10-9 m)

• Tần số: 3 x 1016 ÷ 3 x 1019 Hz

• Năng lượng: 120 eV ÷ 120 keV

• 120 eV ÷ 12 keV : Tia X mềm12 keV ÷ 120 keV : Tia X cứng

• Do điện tử tại lớp vỏ nguyên tử phát ra

• Y học: chẩn đoán và điều trị

Bức ảnh 51

Tia gamma: Bức xạ điện từ

• Bức sóng cực ngắn: ≤ 10 pm (1 pm = 10-12 m),nhỏ hơn kích thước hạt nhân

• Tần số cực cao: >1019 Hz Buồng gamma

• Năng lượng cực lớn > 100 keV(tia vũ trụ ≥ TeV)

• Do hạt nhân nguyên tử phát ra

• Y học: chẩn đoán và điều trị Xạ trị

BỨC XẠ KHÔNG ION HÓA

Ánh sáng khả kiến:• Bước sóng nằm trong vùng nhìn thấy

(390 ÷ 760 nm)

Tia hồng ngoại:

• Bước sóng 0,7 ÷ 300 µm (1 µm = 10-6 m)

• Năng lượng mặt trời (rực rỡ): khoảng 1 kW/m2 tại mực nước biển Hai phụ nữ đang giòn chuyện

IR 557 WVIS 445 WUV 32 W

• IR gần, giữa và xa.

• Y học: Ảnh nhiệt Rắn bắt chuột

Khí công?

• Bức xạ hồng ngoại gần và xa

• Khí công sư điện tử!

Trái Đất nóng lên!

Cửa sổ hồng ngoại của khí quyển bị khí carbon dioxide làm mờ

Vi sóng:

• Bước sóng: 1 mm ÷ 1 m• Truyền thông không dây• Y khoa: thấu nhiệt vi sóng (VLTL)

nhiệt trị ung thư

Sóng vô tuyến:

• Bước sóng dài: hàng chục mét

• Thông tin liên lạc

• Y học: MRIDao radioThấu nhiệt sóng ngắn (VLTL)

Nhũ ảnh X quang và MRI

Bức xạ nhiệt:

• Bất cứ vật nào có nhiệt độ lớn hơn 0oK (-273oC) đều phát xạ nhiệt

• Điển hình nhất là bức xạ IR Bức xạ nhiệt vùng vi sóng 2,7oK của vũ trụ

Bức xạ siêu âm

• Sóng âm: sóng cơ học dọc

• Phân loại theo tần số

Hạ âm < 16 HzÂm nghe thấy 16 Hz ÷ 20 kHzSiêu âm > 20 kHz

Sonar (tàu ngầm)

Tại sao biển Đông?• Đường lưỡi bò:

• Dân Phi chơi ngon?

• Có nên biểu tình chống TQ hay không?

Y học: dải tần MHz• Bài toán tối ưu hóa giữa

độ xuyên sâu và độ phân giải

• Tăng độ xuyên sâu?Giảm tần số

• Tăng độ phân giải?Tăng tần số

• Giảm tần số: độ xuyên sâu tăng độ phân giải giảm

• Tăng tần số: độ phân giải tăngđộ xuyên sâu giảm

Bài toán tối ưu hóa !

Đẹp hay thông minh?

Tối ưu toàn cục phi tuyến

Giáo sư Hoàng Tụy, người cha của tối ưu toàn cục phi tuyến

Ứng dụng siêu âm trong y học:

Chẩn đoán: Tạo ảnh

Đen trắngMàu

Đo tốc độ dòng máu

Điều trị:

Siêu âm điều trị trong VLTL Phá sỏi bằng sóng xung kíchNha khoaSóng xung kích trong VLTL (cơ xương khớp và nam học)

Vật lý trị liệu & PHCN

giảm đaukháng viêmchống xơ sẹokích thích tái sinhđưa thuốc

Các lĩnh vực khác:

Phá sỏi từ ngoài cơ thể bằng sóng xung kích

Vệ sinh răng miệng (shockwave)

Sóng xung kích trong VLTL

Sóng xung kích trong nam học

Erectile Dysfunction

Tốt hơn viagra và các thuốc ức chế PDE5 khác?

SIÊU ÂM CÓ AN TOÀN KHÔNG?

• Trong chẩn đoán:An toàn tuyệt đối, vì mật độ công suất cực nhỏ, μW/cm2

• Trong điều trị:VLTL-PHCN:

An toàn, vì mật độ công suất chỉ cỡ mW/cm2

Các lĩnh vực khác: Nói chung an toàn, vì tuy công suất đỉnh xung

lớn nhưng công suất trung bình không lớn.