CHƯƠNG 1 THIẾT BỊ GHI HÌNH SPECT, SPECT/CT VÀ DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ Chương này trình bày các vấn đề: Khái niệm về máy ghi hình SPECT, SPECT/CT.Khái quát lịch sử của thiết bị ghi hình SPECT, SPECT/CT. Nguyên lý của phương pháp ghi hình SPECT/CT, nguyên lý sản xuất dược chất phóng xạ và dược chất phóng xạ. Đây là những đối tượng sẽ được nhắc đến nhiều trong luận văn này. Giới thiệu SPECT, viết tắt của “Single Photon Emission Computed Tomography”, còn gọi là chụp cắt lớp bằng bức xạ đơn photon.
Máy ghi hình SPECT được sử dụng trong các khoa y học hạt nhân(YHHN) để phục vụ cho việc chẩn đoán. Ưu điểm của ảnh SPECT là chúng cung cấp hình ảnh chuyển hóa “metabolism imaging” hay ảnh chức năng của các tổn thương trong cơ thể người bệnh giúp cho bác sĩ lâm sàng chẩn đoán bệnh sớm hơn và tốt hơn của các bệnh lý liên quan như thần kinh, tim mạch và ung thư. Tuy nhiên, giống như hầu hết các hình ảnh thường quy của YHHN là ảnh SPECT không cho hình ảnh rõ nét, chúng có độ phân giải thấp do cần cân nhắc giữa chất lượng hình ảnh và liều lượng phóng xạ tiêm cho người bệnh. Vì mối tương quan giữa “chất lượng hình ảnh - liều dược chất phóng xạ” nên hình ảnh YHHN nói chung và ảnh SPECT nói riêng có độ phân giải thấp.1: Ảnh chụp SPECT đơn thuần với tổn thương là những khối tăng hấp thu phóng xạ nằm trên tuyến giáp của bệnh nhân, hình chụp với collimator LEHR (a) và collimator pinhole (b).
[Nguồn: Tác giả] SPECT/CT: Kỹ thuật ghi hình SPECT cho ta thấy được sự chuyển hóa tế bào của các mô, nhưng đôi khi lại rất khó để xác định chính xác được vị trí tổn thương đó nằm ở vùng nào HVTH: KS. Nguyễn Hoàng Tùng 10 GVHD: TS Lý Anh Tú Luận văn Thạc sĩ: ĐIỀU TRỊ UNG THƯ GAN BẰNG 90Y ĐHBK TPHCM - 2016 trong cơ thể. Vì vậy, các nhà sản xuất đã phát triển một hệ máy tích hợp, sao cho vừa thấy được các tổn thương của cơ quan, đồng thời xác định được tổn thương đó nằm ở đâu trong cùng một lần chụp, đó chính là máy ghi hình SPECT/CT. Về cơ bản SPECT/CT gồm 2 khối máy độc lập với nhau, máy ghi hình cắt lớp điện toán (CT) và máy ghi hình cắt lớp đơn photon (SPECT).
Ảnh CT trong ghi hình SPECT/CT có hai chức năng chính là: cung cấp hình ảnh giải phẫu để chồng ảnh và dùng làm cơ sỡ dữ liệu để hiệu chỉnh độ suy giảm của ảnh SPECT. Chính sự kết hợp này đã làm cho chất lượng hình ảnh SPECT/CT được cải thiện rất nhiều so với chụp hình SPECT đơn thuần trước đây. Nguyễn Hoàng Tùng 11 GVHD: TS Lý Anh Tú Luận văn Thạc sĩ: ĐIỀU TRỊ UNG THƯ GAN BẰNG 90Y ĐHBK TPHCM - 2016 1. Lịch sử của máy ghi hình SPECT/CT trên thế giới và tình hình ở nước ta 1.
Trên thế giới Trong những năm đầu của YHHN, hình ảnh SPECT được thực hiện thủ công bằng cách chụp định vị cố định tại cơ quan cần quan tâm (Geiger và Walther năm 1928). Sau đó vào năm 1950, độ nhạy của detector ngày càng được cải tiến bằng các nghiên cứu về tinh thể nhấp nháy và phương thức ghi hình. Vào năm 1951, lần đầu tiên B.Cassen đã chế tạo ra máy ghi hình cơ học (Rectilinear Scintigraphe). Đây là loại máy ghi hình từ trên xuống, từ trái sang phải và ngược lại.
Ca ghi hình đầu tiên được ứng dụng bởi loại máy này là xạ hình tuyến giáp. Loại này có khả năng phân giải tốt đối với việc ghi hình những cơ quan nhỏ nhưng lại kém đối với những cơ quan có kích thước lớn. Về sau, Nowel đã thiết kế một loại máy có đầu dò với tinh thể nhấp nháy làm bằng tinh thể NaI(Tl), độ phân giải của hệ máy này tại tiêu điểm là tốt nhất, ngược lại nhược điểm là thời gian ghi hình kéo dài. Anger đã sáng chế ra máy camera nhấp nháy Anger.
Trong ghi hình, các tia phóng xạ xuyên qua tất cả cấu trúc ở phía trước Camera để tạo thành hình ảnh. Hình ảnh này phản ánh toàn bộ hoạt độ phóng xạ của mô tạng quan sát mà không cho phép xác định từng lát cắt. Đó cũng chính là điểm yếu của loại camera này. Nhờ tiến bộ của nhiều nghành khoa học kỹ thuật khác nhau, càng về sau càng có nhiều cải tiến và cho ra đời nhiều loại camera khác nhau như: camera có trường nhìn lớn, camera di động, camera digital có hệ vi xử lí (microprocessor computer system).
Đến năm 1963, Kuhl và Edward đã chế tạo hệ máy chụp cắt lớp phát xạ SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) đầu tiên được gọi là Mark I. Trong khoảng thời gian từ năm 1963 đến đầu năm 1976 Kuhl và các cộng sự của mình đã cải tiến và phát triển hệ thống máy Mark I thành Mark II, Mark III, Mark IV. Mỗi thiết bị đều có 2 detector gắn đối diện thẳng hàng với nhau. Ngoài ra, trong thời gian này, Patten, Brill và các đồng nghiệp của họ đã phát triển một máy quét mới sử dụng 8 detector, từ đó tạo ra hình ảnh của 1 lát cắt cơ thể.
Nguyễn Hoàng Tùng 12 GVHD: TS Lý Anh Tú Luận văn Thạc sĩ: ĐIỀU TRỊ UNG THƯ GAN BẰNG 90Y ĐHBK TPHCM - 2016 Hình 1. Cùng thời gian vào năm 1976, Ronald Jack Jaszczak cùng John Keyes Jr và cộng sự đã phát triển cho ra hệ máy SPECT sử dụng camera Anger gắn vào gantry, có thể di động lên xuống, quét từ đầu đến chân, quay nghiêng quanh cơ thể bệnh nhân trong suốt quá trình ghi hình phóng xạ. Kết quả này của nhóm đã báo cáo tại hội nghị Hiệp hội Y học Hạt nhân (tổ chức vào năm 1976).4 Tom Budinger và thiết bị Berkeley rotating-chair ghi xạ hình SPECT tim (a) và xạ hình não (b); bệnh nhân ngồi trên 1 chiếc ghế xoay, chiếc ghế này quay xung quanh 1 detector gắn cố định (1974) [6]. Nguyễn Hoàng Tùng 13 GVHD: TS Lý Anh Tú Luận văn Thạc sĩ: ĐIỀU TRỊ UNG THƯ GAN BẰNG 90Y ĐHBK TPHCM - 2016 (a) (b) Hình 1.5 Ron Jaszczak và thiết bị Searle rotating-camera scanners, (a) hệ thống 1 detector ghi hình SPECT não, (b) hệ thống 2 detector xạ hình SPECT toàn thân [6].
Từ sau những năm thập kỷ 70 của thế kỷ trước cho đến nay, kỹ thuật ghi hình phóng xạ bằng máy SPECT trên thế giới không ngừng cải tiến và phát triển. Các hệ thống máy SPECT hai đầu dò, ba đầu dò lần lượt ra đời, ưu điểm của những loại máy này là cho kết quả ghi hình nhanh, đặc biệt khi cần khảo sát các quá trình động học xảy ra nhanh trong cơ thể. Ngoài ra các máy SPECT này vừa có thể tạo ra các lát cắt (slide) hình ảnh như CT, MRI, nó còn cho hình ảnh quét (Scan) toàn thân, đặc điểm này là đặc biệt có giá trị trong phát hiện khối u và di căn ung thư. Trên dòng thời gian phát triển của SPECT, vào năm 1992 một nhóm nghiên cứu đứng đầu bởi GS Bruce H.
Hasegawa, đại học California, San Francisco (UCSF) đã đưa ra thiết kế 1 hệ thống kết hợp giữa SPECT và CT. Thiết bị chưa bao giờ được ứng dụng cho bệnh nhân, nhưng nhóm UCSF cũng đã có những báo cáo sử dụng CT để hiệu chỉnh độ suy giảm ứng dụng trong quá trình xạ hình tim. Hệ thống của Bruce H. Hasegawa đã tạo tiền đề cho các thiết kế mang tính thương mại về SPECT/CT sau này.
Tiên phong là hệ thống Hawkeye Infinia của hãng GE vào năm 1999, CT 1 lát cắt, sử dụng CT liều thấp, tốc độ quay của CT chậm (25s) và bề dày lát cắt mỏng (1cm). Những thiết kế sau của Hawkeye Infinia tăng số lát cắt CT lên thành 4slice, 16slice và hiện nay là 64slice. Sau đó là sự cạnh tranh về thiết kế SPECT/CT của các hãng khác nhau: Thiết kế Symbia của Siemens và 2 thiết kế SKYlight và BrightView của Phillips. Nguyễn Hoàng Tùng 14 GVHD: TS Lý Anh Tú Luận văn Thạc sĩ: ĐIỀU TRỊ UNG THƯ GAN BẰNG 90Y ĐHBK TPHCM - 2016 Hình 1.6 Quá trình phát triển của các thiết bị SPECT/CT.
Hasegawa và thiết kế SPECT/CT đầu tiên; (c) thiết bị do nhóm UCSF thiết kế kết hợp SPECT và CT; (d) thiết kế của ADAC/Phillips hiệu chỉnh độ suy giảm sử dụng nguồn cây (1996); (e) Thiết kế SKYlight của hãng Phillips, hệ thống SPECT không gắn lên trục quay của CT; (f) thiết kế BrightView của hãng Phillips, 2 detector SPECT gắn trên khung quay của CT[5]. Hiện nay với tốc độ bệnh ung thư ngày càng gia tăng, kỹ thuật ghi hình phóng xạ bằng máy SPECT không ngừng được cải tiến và phát triển để đáp ứng nhu cầu phục vụ điều trị cho bệnh nhân. Tùy vào tình hình kinh tế, xã hội của các nước trên thế giới mà mức độ đầu tư cho lĩnh vực YHHN khác nhau, dẫn đến việc đầu tư cho phát triển kỹ thuật ghi hình phóng xạ bằng máy SPECT cũng khác nhau. Nguyễn Hoàng Tùng 15 GVHD: TS Lý Anh Tú Luận văn Thạc sĩ: ĐIỀU TRỊ UNG THƯ GAN BẰNG 90Y ĐHBK TPHCM - 2016 1.
Tại Việt Nam Ở nước ta kỹ thuật ghi hình SPECT/CT được đưa vào ứng dụng lâm sàng chậm hơn so với các nước phát triển. Cụ thể máy SPECT/CT đầu tiên được lắp đặt tạiViệt Nam là tháng 12/2007 tại khoa Y học hạt nhân - Bệnh viện Chợ Rẫy. Chuyên ngành YHHN bắt đầu hình thành ở nước ta từ những năm đầu của thập kỷ 70 của thế kỷ trước với hai cơ sở đầu tiên tại Trường Đại học Y Hà Nội kết hợp với Bệnh viện Bạch Mai và Học viện Quân y kết hợp với Bệnh viện Quân y 103. Qua thời gian đến nay chúng ta đã phát triển cán bộ chuyên khoa và cơ sở tại hơn 30 bệnh viện trên cả nước.
Hiện nay trên cả nước hiện có 30 cơ sở y học hạt nhân hoạt động với tổng cộng 31 máy chẩn đoán dùng đồng vị phóng xạ (SPECT) và 4 máy SPECT/CT (số liệu tính tới tháng 07/2015). Theo số liệu thống kê của Bệnh viện Bạch Mai, Bệnh viện Quân y 108, Bệnh viện Chợ Rẫy cho thấy số lượng bệnh nhân xạ hình SPECT khoảng 8000 ca/năm ở mỗi bệnh viện, ở các bệnh viện khác số lượng xạ hình trung bình từ 2000 đến 3000 ca/năm chủ yếu là cho các bệnh về tuyến giáp, xương, não, thận, tim.7: Máy ghi hình SPECT/CT, Siemens Symbia T6, đang được khai thác tại khoa Y học hạt nhân – bệnh viện Chợ Rẫy. Thiết bị này được lắp ráp từ tháng 12 năm 2007[Nguồn: tác giả].
