Bài giảng Cơ sở của sinh học phóng xạ | Trường Đại học Y khoa Phạm Ngọc Thạch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y KHOA PHẠM NGỌC THẠCH Môn học: Vật lý Y Sinh CHUYÊN ĐỀ
ỨNG DỤNG BỨC XẠ ION HÓA TRONG Y TẾ
KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN VÀ Y HỌC CƠ SỞ BỘ MÔN VẬT LÝ Y SINH
• Giảng viên: Nguyễn Trần Thọ
• Email: nguyentrantho@pnt.edu.vn
• Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Vật lý Y sinh, lầu 3, TTXNYK, Xã Tân Nhựt, Tp. HCM 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 1 CHUYÊN ĐỀ 5
ỨNG DỤNG BỨC XẠ ION HÓA TRONG Y TẾ I. Cơ sở vật lý
II.Cơ sở của sinh học phóng xạ
III.Ứng dụng bức xạ ion hóa trong y học IV.An toàn bức xạ 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 2 Mục tiêu bài giảng
Sau khi học xong sinh viên sẽ:
1.Phân biệt và tính toán được các loại liều xạ
2.Trình bày được các đặc điểm cơ bản của tế bào
3.Trình bày được cơ chế tương tác sinh học
4.Phân biệt được các loại hiệu ứng sinh học phóng xạ
5.Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy phóng xạ, tính được các
tỷ số RBE, tính được lượng tế bào sống sót
6.Trình bày được mối quan hệ giữa liều và đáp ứng bức xạ 3 CHUYÊN ĐỀ 5
CƠ SỞ CỦA SINH HỌC PHÓNG XẠ 1) Liều xạ 2) Cấu trúc tế bào
3) Cơ chế tương tác sinh học
4) Phân loại hiệu ứng bức xạ
5) Các yếu tố ảnh hưởng tới tác dụng sinh học của bức xạ
6) Quan hệ liều và đáp ứng bức xạ 5
Mức độ tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa Liều chiếu
Đo lường khả năng ion hóa của bức xạ
Chỉ được dùng đối với tia gamma và tia X.
Lượng điện tích xuất hiện trong một đơn vị khối lượng không khí
 Roentgen được định nghĩa là lượng bức xạ cần thiết để tạo ra lượng điện
tích 2,58 × 10−4 C trong 1 kg không khí khô. Q  X  m 
 Đơn vị: C/kg hay còn được gọi là Roentgen – R
Nhà vật lý người Đức Wilhelm Röntgen (1845–1923; Nobel
Prize in Physics, 1901), đã phát hiện ra tia X 18/10/2025 6 Bài tập áp dụng
Tính năng lượng để tạo ra được 1 R trong không khí khô với lượng điện tích được tạo ra là : 2,58 × 10−4 C
Điện tích của electron là 1,6 x 10-19 C
Mỗi lần tương tác là tạo 1 cặp ion-electron
Số lượng cặp ion – electron được tạo là:
N = 2,58x10-4/(2x1,6x10-19)  8x1014
Năng lượng trung bình để tạo một cặp ion - electron trong không khí là 30 ± 5eV
Năng lượng bỏ lại trong đó là : 8x1014x30 = 24x1015 eV
Nếu dùng 137Cs năng lượng tia gamma 662 keV
Cần dùng số lượng tia gamma là: 24x1015/662x103  36x109 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 7
Mức độ tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa Liều hấp thụ
Đo tác dụng sinh học của bức xạ
Năng lượng hấp thụ trong một kg vật chất E  D  m 
 Đơn vị: rad = 0,01 J/kg
 Đơn vị: Gray – Gy, 1 Gy = 1 J/kg  1 Gy = 100 rad 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 8 Bài tập áp dụng
Tính liều hấp thụ của hạt alpha 8,5 MeV bị hấp thụ trong 16 gam nước? 8,5 𝑀𝑒𝑉 𝐷 = 16 𝑔 8,5 𝑀𝑒𝑉 1,6 × 10 𝐽 = = 8,5 × 10 𝐽/𝑘𝑔 16 × 10 𝑘𝑔 1 𝑀𝑒𝑉 = 8,5 × 10 𝐺𝑦 = 8,5 × 10 𝑟𝑎𝑑 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 9 Liều tương đương
Liều tương đương DE là đại lượng để đánh giá mức độ nguy hiểm của bất
cứ loại phóng xạ nào và được tính bằng tích của liều hấp thụ (D) trung bình
trong một cơ quan nhân với trọng số bức xạ wR. 𝐷 = 𝐷 × 𝑤
Đơn vị của liều tương đương là Sivert (Sv) hoặc rem 1 rem = 10 mSv 1 mrem = 100 Sv 1 Sv = 100 rem 1 rem = D [rad] ×wR 1 Sv (sievert) = D [Gy] ×wR 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 10 Liều tương đương LoạI bức xạ Wr Tia X, tia , electron 1 Neutron nhiệt (<10 keV) 5 Nutron (10 – 100 keV) 10 Neutron (100 keV-2 MeV) 20 Neutron (2-20 MeV) 10 Neutron (>20 MeV) 5 Proton 5
Hạt alpha, hạt nhân nặng, các phân mảnh 20 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 11 Bài tập áp dụng
Tính liều tương đương của hạt alpha 8,5 MeV bị hấp thụ trong 16 gam nước? 𝐷 = 8,5 × 10
𝐺𝑦 = 8,5 × 10 𝑟𝑎𝑑 𝐷 = 𝐷 × 𝑤 𝐸
= 8,5 × 10 𝑟𝑎𝑑 × 20 = 17 × 10 𝑟𝑒𝑚 = 17 × 10 𝑆𝑣 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 12 Liều hiệu dụng
Với cùng một liều tương đương bức xạ nhưng tác dụng lên các mô khác nhau sẽ gây ra
các tổn thương khác nhau. Để đặc trưng cho tính chất này người ta dùng đại lượng gọi là
trọng số mô (wT). Liều hiệu dụng được tính như sau: H  D  w E E T Đơn vị là Sivert (Sv) Mô W W T T Bề mặt xương, da 0,01 0,02
Tủy xương, dạ dày, ruột kết, phổi 0,12 0,48 Cơ quan sinh dục 0,20 0,20
Bàng quang, ngực, gan, thực quản, 0,05 0,30
tuyến giáp, phần còn lại Tổng cộng 1,00 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 13 Bài tập áp dụng
Một người nặng 70 kg nhận được một liều 20 mS trên toàn
bộ cơ thể . Tinh liều ở tủy xương là bao nhiêu? 𝐻 = 𝐷 × 𝑤 𝐸 𝑇 = 20 × 0,12 = 2,4 𝑚𝑆 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 14 Định nghĩa suất liều:
Suất liều là đại lượng đo cường độ liều trong một đơn vị thời gian. Tương ứng sẽ có
Suất liều chiếu: R/h, mR/h
Suất liều hấp thụ: Gy/s; Gy/h, rad/s, rad/h
Suất liều tương đương hoặc suất liều hiệu dụng: Sv/h; mSv/s; rem/h; mrem/s 18/10/2025
Chuyên đề 5: Ứng dụng bức xạ ion hoá trong y hoc 15 CHUYÊN ĐỀ 5
CƠ SỞ CỦA SINH HỌC PHÓNG XẠ 1) Liều xạ 2) Cấu trúc tế bào
3) Cơ chế tương tác sinh học
4) Phân loại hiệu ứng bức xạ
5) Các yếu tố ảnh hưởng tới tác dụng sinh học của bức xạ
6) Quan hệ liều và đáp ứng bức xạ 17 Cấu trúc tế bào Màng nhân Tế bào chất Nhiễm sắc thể Ty thể Nhân Màng tế bào Thể lưới nội chất 18 Cấu trúc tế bào
Tế bào gồm 3 phần chính: nhân tế bào ở giữa, bào tương (chất lỏng) bao
quanh nhân, bao quanh bào tương là mang tế bào  Màng tế bào:
• Làm nhiệm vụ trao đổi chất với môi trường bên ngoài  Bào tương:
• Nơi xảy ra các phản ứng hóa học bẻ gãy các phân tử phức tạp thành
các phân tử đơn giản và lấy năng lượng nhiệt tỏa ra
• Tổng hợp các phân tử cần thiết cho tế bào  Nhân tế bào:
• Điều khiển quá trình tổng hợp xảy ra ở bào tương
• Chứa ADN – mã hóa thông tin quan trọng để thực hiện sự tổng hợp các chất 19 Cấu trúc tế bào Thành phần hóa học: Nước 70% Protein 18% Chất béo 5%
Carbohydrate (bao gồm đường) 2%
DNA và các axit nucleic khác 1% Các chất khác 4% 20 Cấu trúc tế bào
Chu kỳ của tế bào – Phân bào
Được chia làm các giai đoạn sau
 Pha G1: tế bào tăng kích thước, chuẩn bị các cơ chế giúp tế bào chuẩn bị đầy
đủ mọi thứ trong G1 rồi tiến tới pha S
 Pha G0: tế bào ở trạng thái tĩnh, không tham gia vào chu kỳ và ngừng phân chia
 Pha S : ADN được nhân đôi
 Pha G2: tế bào tổng hợp RNA và protein và tiếp tục sinh trưởng, cho đến khi
tiến tới giai đoạn nguyên phân – pha M
 Pha M: giai đoạn nguyên phân, tế bào ngừng sinh trưởng và toàn bộ năng
lượng được tập trung vào việc phân chia tế bào thành hai tế bào con. 21 Cấu trúc tế bào Chu kỳ của tế bào G0 22