Chơng CáC NGUYÊN Lý NHIệT ĐộNG ứNG DụNG TRONG Y HọC Bài CáC KHáI NIệM CƠ BảN Mục tiêu: Trình bày đợc số khái niệm thông số vật lý bản, cần thiết liên quan đến môn học Trình bày đợc vận dụng khái niệm thông số vật lý số trờng hợp cụ thể Nội dung: HƯ nhiƯt ®éng (HƯ thèng nhiƯt ®éng) Mäi tập hợp vật đợc xác định hoàn toàn số thông số vĩ mô độc lập với nhau, đợc gọi hệ vĩ mô hay hệ nhiệt động (gọi tắt hệ) Tất vật bên hệ đợc gọi môi trờng Mọi hệ đợc chia làm hai loại: hệ cô lập hệ không cô lập Hệ cô lập hệ không trao đổi vật chất với môi trờng bên Hệ không cô lập gồm hệ kín hệ mở - Hệ kín hệ không trao đổi vật chất, nhng có trao đổi với môi trờng bên - Hệ mở hệ trao đổi vật chất lợng với môi trờng bên Hệ sinh vật hệ mở luôn trao đổi vật chất lợng với môi trờng xung quanh Tuy nhiên, hệ sinh vật khác với hệ mở khác ba điểm - Cơ thể sinh vật dạng tồn đặc biệt protit chất khác tạo thành thể - Cơ thể có khả tự tái tạo - Cơ thể có khả tự phát triển Các thông số trạng thái Các tính chất vật biểu thị trạng thái vật đó, ta dùng tập hợp tính chất để xác định trạng thái vật Mỗi tính chất thờng đặc trng số đại lợng vật lý Nh trạng thái vật đợc xác định tập hợp đại lợng vật lý xác định, đại lợng vật lý đợc gọi thông số trạng thái Ví dụ thông số trạng thái nh: nhiệt độ, áp suất, thể tích trạng thái vật tơng ứng với giá trị nhiệt độ, áp suất, thể tích Biểu thức biểu thị mối liên hệ thông số trạng thái đợc gọi phơng trình trạng thái Ví dụ: f(P,V,T) = phơng trình trạng thái, có hai thông số độc lập, thông số phụ thuộc vào hai thông số Ta xét số thông số trạng thái cụ thể: 2.1 áp suất Biểu thức: P = F/S Đơn vị: N/m2 (còn gọi Pascal (Pa)) Đơn vị khác: át mốt phe; at = 9,81.104 N/m2 49 Milimet thủ ng©n (mmHg) gọi Tor Tor = 1mmHg at = 736 mmHg = 9,81.104 N/m2 2.2 NhiƯt ®é Là đại lợng vật lý đặc trng cho mức độ chuyển động hỗn loạn phân tử vật Để đo nhiệt độ ngời ta dùng nhiệt biểu Nguyên tắc cấu tạo nhiệt biểu dựa vào độ biến thiên đại lợng nh chiều dài, thể tích, độ dẫn điện vật bị đốt nóng làm lạnh suy nhiệt độ t¬ng øng Ngêi ta hay dïng mét sè thang chia nhiƯt ®é sau: - Thang chia nhiƯt ®é Celsius (1701-1744) dựa nguyên tắc giãn nở vật bị nung nóng Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ sôi nớc áp suất khí bình thờng đợc lấy làm điểm mốc Khoảng thang chia nhiệt độ hai điểm đợc chia thành 100 phần Nhiệt độ đông đặc nớc đợc lấy độ Một phần trăm khoảng điểm đông đặc điểm sôi nớc đợc gọi độ ký hiệu 1oC - Thang nhiệt độ tuyệt đối (theo Kenvin) 0K đợc gọi độ tuyệt đối Tại nhiệt độ phân tử ngừng chuyển động 0K tơng ứng với nhiệt độ C 273,16oC Công thức liên hệ độ K ®é C lµ T o = to + 273,16 - Thang Fahrenheit (F) thang Reaumur (R) Độ chia thang F 0,01 khoảng nhiệt độ nhiệt độ tan hỗn hợp tuyết amoni clorua với nhiệt độ bình thờng thể ngời Theo thang chia F nhiệt độ tan băng (0 oC) +32o Còn nhiệt độ sôi nớc 212oF cách 180oF Nhiệt độ thang R đợc lấy nhiệt độ tan tuyết hay băng giống nh thang chia độ C, nhng độ chia đợc lấy 1/80 khoảng nhiệt độ nhiệt độ tan tuyết nhiệt độ sôi nớc áp suất bình thờng Nh khoảng từ nhiệt độ tan tuyết đến nhiệt độ sôi nớc đợc xác định 80o R Biểu thức để chuyển nhiệt độ từ thang nhiệt độ sang thang nhiệt độ khác cã d¹ng: to/5 = (ToK – 273,16)/5 = toR/4 = (toF 32)/9 2.3 Nhiệt lợng Là lợng lợng chuyển động nhiệt phân tử đợc truyền từ vật sang vật khác trao đổi nhiệt hai vật đợc gọi nhiệt lợng Q Đơn vị nhiệt lợng jun (J) Nhiệt lợng trớc đợc đo calo (cal) nhiệt lợng cần thiết để nung nóng 1g nớc nguyên chất từ 19,5oC 20,5oC áp suất bình thờng 1cal = 4,1868 J Nhiệt lợng mà vật thu đợc hay tỏa mà không kèm theo thay đổi nhiệt độ thờng đợc gọi nhiệt ẩn Nhiệt lợng nóng chảy nhiệt lợng đông đặc loại nhiệt ẩn 2.4 Công 50 Khi tác dụng lực làm dịch chuyển vật ta nói lực thực công Công đại lợng đặc trng cho tác dụng vật lên vật khác gây dịch chuyển có híng BiĨu thøc: dA = F.ds  NÕu F vµ ds tạo góc dA = F.ds cos Đơn vị đo công hệ SI jun (J) jun công lực Niu tơn làm vật dịch chuyển 1m Tuy nhiên cần phân biệt khái niệm công học nói với khái niệm " Công" mà hay sử dụng hàng ngày Ví dụ: lực sĩ nâng cao tạ nặng t đứng thẳng chỗ, mƯt nhäc vµ mÊt nhiỊu søc lùc, nhng trêng hợp công học 0! Vì hệ nhiệt động nói chung trình sống nói riêng, khía niệm Công gắn liền với trình trao đổi chuyển đổi dạng lợng nh nội năng, năng, nhiệt năng, hoá vv - Đối với lực làm biến dạng lò xo F k x dA Fdx kxdx  2 x0 A  dA  kxdx  kx02  1 - NÕu lùc thùc hiƯn nÐn mét pÝt t«ng V2 A  PdV V1 Từ công thức ứng dụng để tính công hoạt động tim co bóp chu kì 51 BàI NGUYÊN Lý THứ NHấT NHIệT ĐộNG HọC Và ứNG DụNG TRONG Y HọC Mục tiêu Phát biểu đợc nội dung nguyên lý thứ nhiệt động học Trình bày đợc hệ nguyên lý thứ nhiệt động học ứng dụng y häc Néi dung Nguyªn lý thø nhÊt nhiệt động học Theo định luật bảo toàn chuyển hóa lợng ta có: Năng lợng không tự nhiên sinh không tự nhiên mà biến đổi từ dạng sang dạng khác Năng lợng hệ bao gồm động năng, nội hệ W = Wd + Wt + U Trong đó: Động (Wd) phần lợng ứng với chuyển động có hớng hệ Thế (Wt) ứng với phần lợng tơng tác hệ trờng lực Nội (U) lợng bên hệ bao gồm động phân tử, nguyên tử, điện tử nguyên tử phần lợng hạt nhân nguyên tử Nội hàm trạng thái trạng thái khác có giá trị khác * Phát biểu nguyên lý Độ biến thiên lợng toàn phần W hệ trình biến đổi có giá trị tổng công A nhiệt lợng Q mà hệ nhận đợc trình biến đổi Biểu thức: W = A + Q Vì hệ không ®ỉi Wd + Wt = const nªn W = U U = A + Q Phát biểu nguyên lý cách khác ta có độ biến thiên nội hệ có giá trị công nhiệt mà hệ nhận đợc trình biến đổi Hệ quả: Nếu ký hiệu A, Q công nhiệt mà hệ nhận đợc, ký hiệu A, Q công nhiệt mà hệ sinh A = -A; Q’ = -Q dÉn ®Õn U = A + Q suy Q = U + A’ VËy nhiÖt truyền cho hệ trình có giá trị độ biến thiên nội hệ công hệ sinh trình Trong hệ c« lËp: A = Q = → U = U = const Ta nói nội hệ cô lập đợc bảo toàn Nếu Q = A = - U Nghĩa không cung cấp nhiệt cho hệ, mà hệ muốn sinh công nội hệ phải giảm áp dụng nguyên lý thứ cho hệ thống sống 52 Hoạt động sinh công thể khác với máy nhiệt thông thờng, đợc sinh thay đổi hệ thống sống nhờ trình sinh hóa thể Tính chất sinh nhiệt tính chất tổng quát hệ thống sống, đặc trng cho tế bào có chuyển hóa Những chức sinh lý kéo theo sinh nhiƯt Ngn gèc nhiƯt lỵng cung cÊp cho ngêi thức ăn Thức ăn thể sử dụng thông qua trình đồng hóa để cải tạo tổ chức tạo thành chất dự trữ vật chất, lợng thể, phát sinh nhiệt để trì nhiệt độ thể chống lại nhiệt môi trờng xung quanh dùng để sinh công hoạt động sống Nguyên lý áp dụng hƯ thèng sèng cã thĨ viÕt díi d¹ng sau: Q = E + A + M Trong ®ã: Q nhiệt lơng sinh trình đồng hóa thức ăn E lợng môi trờng xung quanh A công mà thể thực M lợng dự trữ Đây phơng trình trình cân nhiệt thể ngời Ngời ta thấy lợng thức ăn cung cấp lợng tỏa Nhiệt lợng đợc sinh thể đợc chia làm hai loại: lợng sơ cấp nhiệt lợng thứ cấp Nhiệt lợng sơ cấp xuất kết phân tán lợng nhiệt trình trao đổi vật chất phản ứng hóa sinh (xảy không thuận nghịch) Nhiệt lợng tỏa sau thể hấp thu thức ăn vào oxy Nhiệt lợng thứ cấp xuất trình oxy hóa thức ăn đợc dự trữ liên kết giàu lợng (ATP) Khi liên kết đứt, chúng giải phóng lợng để thực công cuối biến thành nhiệt Nhiệt lợng tỏa đứt liên kết giàu lợng dự trữ thể để điều hòa hoạt động chủ động thể đợc quy ớc nhiệt thứ cấp Đối với thể sống bình thờng: lợng lợng dự trữ vào thể khoảng 50% Khi bệnh lý lợng lợng giảm xuống Phần lợng thể tỏa dạng nhiệt lợng sơ cấp chiếm phần lớn Tỷ lệ phụ thuộc vào tỷ lệ cờng độ tỏa nhiệt cờng độ sinh nhiệt Đối với động vật máu nóng nhiệt độ môi trờng thấp thân nhiệt, nhiệt tỏa môi trờng, để cân nhiệt thể phải sinh nhiệt Nhiệt lợng nhiệt lợng loại hai sản co tiêu dần lợng dự trữ thể (tiêu mỡ nh động vật ngủ đông) 53 BàI NGUYÊN Lý THứ HAI NHIệT ĐộNG HọC Và ứNG DụNG TRONG Y HọC Mục tiêu Xây dựng phát biểu đợc nguyên lý thứ hai nhiệt động học Trình bày đợc ứng dụng nguyên lý thứ hai nhiệt ®éng häc cho c¸c hƯ thèng sèng Néi dung Nguyên lý thứ hai nhiệt động học dịch chuyển Entropi hệ thống sống Nhợc điểm nguyên lý không cho biết chiều diễn biến trình biến đổi từ nhiệt công, cho biết liên quan lợng chúng chúng tham gia vào trình cho trớc Nguyên lý độc lập khắc phục hạn chế nguyên lý 1, xác định chiều diễn biến trình vĩ mô cho phép đánh giá khả sinh công hệ nhiệt động khác 1.1.Khái niệm Entropi Xét hệ bình kín chia làm hai phần A B vách ngăn, có phần tử giống Ban đầu phần tử A có cách xếp - NÕu ph©n tư ë A, ph©n tư B có cách phân phối Số phân tử phần Số cách phân phối (W) Xác ( (Xác suất nhiệt động) Xác suất toán học p A B 1/64 6/64 15 15/64 3 20 20/64 15 15/64 6/64 1/64 - Xác suất nhiệt động cho ta số cách thực phân phối phân tử, đại lợng - Xác suất toán học p, cho biết khả xảy phân phối 54 Ta thÊy hƯ lu«n lu«n cã xu híng chun từ trạng thái có cách phân phối sang trạng thái có nhiều cách phân phối (W lớn) Ngời ta dùng W hay lnW làm đại lợng để xác định chiều diễn biến trình tự nhiên Định nghĩa 1: Entropi S đợc định nghĩa nh sau: Đại lợng S = klnW entropi hệ k số Bonzman Qua ví dụ minh họa ta thấy chiều hớng diễn biến trình theo chiều tăng entropi Định nghĩa 2: Gọi T nhiệt độ hệ, Q nhiệt lợng mà hệ trao đổi, S entropi hệ Hệ trạng thái entropi (S) cđa hƯ cho biÕn thiªn cđa entropi tõ trạng thái (1) đến (2) có giá trị tích ph©n Q  T Q Q  S S  S1  hay dS  T T Nhận xét: - S hàm trạng thái nghĩa hàm phụ thuộc vào trạng thái đầu trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào trình thay đổi trạng thái - S đại lợng có tính cộng đợc nghĩa S = S1 + S2 + tổng phần riêng biệt Q - S S T S đợc xác định sai số So giá trị S gốc tính toán, quy ớc So = T = 0K Đơn vị S lµ J/K ý nghÜa cđa entropi (S) cho ta biÕt khái niệm mức độ hỗn loạn hệ Khi hệ nhận nhiệt chuyển động phân tử, nguyên tử tăng tơng ứng với S tăng ngợc lại hệ tỏa nhiệt S giảm 1.2 Năng lợng tự Q Từ biểu thức : dS suy : Q = TdS T Công mà hƯ thùc hiƯn cã thĨ viÕt: A = Q - dU = TdS - dU A = - [dU - TdS] = - [dU - dTS] = -d[U - TS] Đặt U - TS = F (F lợng tù cđa hƯ) → A = -dF U = F + TS Năng lợng tự dạng đặc biệt lợng, quy ớc gọi tên phần nội hệ đợc dùng để thực công đó, nói khác đặc trng cho khả sinh công hệ TS đợc gọi lợng liên kết, khả sinh công 1.3 Nguyên lý nhiệt động học Nguyên lý có số cách phát biểu nh sau : - TÝnh trËt tù cđa hƯ c« lËp giữ nguyên giảm dần 55 - Không thể tồn tự nhiên chu trình mà kết biến nhiệt thành công, không để lại dấu vết môi trờng xung quanh - Không thể chế tạo đợc động vĩnh cửu loại tức động chuyển động tuần hoàn, cho ta công cách nhận nhiệt lợng làm lạnh từ nguồn (TomXơn) - Trong hệ cô lập trình kéo theo việc tăng entropi tự diễn biến, giới hạn tự diễn biến chúng trạng thái có trị số cực đại entropi (Nguyên lý tăng S) áp dụng nguyên lý cho hệ thống sống 2.1 Trạng thái dừng hệ thống sống - Ta áp dụng nguyên lý vào hệ thống sống hệ thống sống hệ mở đặc biệt, xảy trao đổi vật chất lợng với môi trờng bên - Trong hệ cô lập: trạng thái cân đợc thiết lập sau phản ứng hay trình biến đổi kết thúc, hệ không thay đổi theo thời gian - Đối với hệ thống sống ta dùng khái niệm trạng thái dừng trạng thái tính chất hệ không thay đổi, thông số hóa lý, đại l ợng động học đợc bảo toàn (ví dụ nh độ pH, To ) đợc bảo toàn 2.2 Sự biến đổi entropi hệ thống sống Tại trạng thái dừng S hệ có giá trị không đổi, chuyển từ trạng thái dừng đến trạng thái dừng khác, S thay đổi lợng: S = S2 - S1 Đối với hệ mở trao đổi vật chất, lợng với môi trờng Chia S thành hai phần: dS = dSi + dSe dSi phần thay đổi S tơng tác bên hệ (dSi dơng) dSe phần thay đổi S tơng tác bên (dSe có giá trị dơng, âm 0) - Khi dSe = 0, dS = dSi phần thay đổi S toàn hệ thống đợc xác định tăng S bªn hƯ - Khi dSe > 0, dS > S luôn tăng - Khi dSe < cã trêng hỵp: + | dSe | < | dSi |  dS = dSi + dSe > +| dSe | > | dSi |  dS < S giảm, tính trật tự tăng + |dSe| = |dSi| ds = trờng hợp ứng với trạng thái dừng trạng thái cã S = const Tõ c«ng thøc dS = dSi + dSe, chia c¶ vÕ cho dt, ta cã : dS dSi dSe   dt dt dt Ph¬ng trình đợc gọi phơng trình Prigôgin dS trạng thái dừng dt 56 dSi dS e dt dt Biểu thức cho thấy: trạng thái dừng, tốc độ tăng entropi thể tốc độ trao đổi entropi với môi trờng xung quanh khác Tóm lại: Để trì sống cần phải trao đổi vật chất l ợng với môi trờng Nói khác môi trờng điều kiện tồn hệ thống sống suy Ch¬ng VËn chun vËt chÊt c¬ thĨ sinh vật Bài Các tợng vận chuyển vật chất thể sinh vật Mục tiêu: 1- Trình bày đợc chất, chế, động lực, vai trò tợng vận chuyển vật chất thể sống 2- So sánh đợc giống khác tợng vật chuyển vật chất thể sinh vật Nội dung: Để đảm bảo cho thể sống hoạt động phát triển phải không ngừng diễn trình vận chuyển vật chất Các trình dù đựơc diễn dạng vi mô (nh vận chuyển vật chất qua màng tế bào) hay dạng vĩ mô (nh vận chuyển máu hệ tuần hoàn, vận chuyển khí hệ hô hấp ) nhiệm vụ chúng mang chất cần thiết tới quan, phận, mô tế bào nh đào thải chất thải, chất có hại cho sống Quá trình vận chuyển vật chất trình phức tạp xảy theo nhiều chế phụ thuộc nhiều yếu tố: - Bản chất phần tử vận chuyển: Kích thớc, điện tích, độ hoà tan - Hoạt động thể Tuy nhiên tất trình vận chuyển xảy theo chế vật lí giải thích đợc quy luật vật lí 57 Phần dới đây, đề cập đến tợng vận chuyển vật chất thể sống, giải thích vận chuyển vËt chÊt qua mµng tÕ bµo, sù vËn chun cđa máu khí thể sống Các phân tử , ion dung dịch thể sinh vật 1.1 Các phân tử ion thể - Mọi thể sinh vật chứa số vô lớn phân tử ion, đợc phân bố xếp cách có trật tự cao - Mỗi phân tử ion thể đứng yên (một cách tơng đối) chuyển động (thành dòng hay hỗn loạn) - Các ion dạng đơn giản nh ion K+, Na+, Cl- ion thờng vận động cách linh động chúng tạo xung quanh chúng điện trờng dày đặc - Các ion dạng phức tạp , chúng phân tử bị ion hoá Loại ion thờng đứng yên tơng đối tế bào Ví dụ phân tử H2O, H2, C6 H6 , Hemoglobin - Các phân tử ion thể đảm trách vai trò : Chúng yếu tố cấu trúc thể Dự trữ, vận chuyển giải phóng lợng Một số phân tử chứa đựng toàn thông tin cần thiết cho thực chơng trình tổ chức thể sống (thông tin di truyền) Tạo nên điện nghỉ, điện hoạt động tế bào, mô Dung dịch thể sinh vật - Cơ thể sinh vật chứa đựng nhiều loại dung dịch khác Ví dụ nớc, lipít, protein, dung dịch mi xen (hidrô xít kim loại) nớc lipít hai dung môi có vai trò quan trọng -Vai trò dung dịch thể sinh vật: + Vận chuyển vật chất từ nơi đến nơi khác thể + Là môi trờng để thực phản ứng hoá sinh + Bao bọc bảo vệ tế bào, tổ chức sống + Là yếu tố thiếu trình trao đổi vật chất qua màng, yếu tố dẫn điện trình lan truyền xung điện sinh vật + Điều hoà thân nhiệt Các tợng vận chuyển vật chất thể sinh vật 2.1 Hiện tợng khuếch tán : * Định nghĩa: Ta biết, phân tử luôn chuyển động hỗn loạn nên để hai tập hợp phân tử đủ gần dù chúng thể rắn, lỏng hay khí chúng chuyển động ngẫu nhiên, xuyên lẫn vào tợng khuếch tán phân tử 58 chiếu với liều cao khối u Trong trờng hợp nên dùng xạ mạnh có khả xuyên sâu, ví dụ: X quang lợng cao khoảng MeV Bên cạnh việc chọn lợng thích hợp, cần giảm bớt liều chiếu xạ mô lành cách chiếu từ nhiều phía, hớng vào khối u Với máy đại, dùng nguồn xạ quay liên tục quanh khối u để điều trị Nh khối u bị chiếu liên tục nhng liều phần mềm lành bên đợc dàn trải nên liều xạ chỗ không lớn Bài Kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính ứng dụng Mục tiêu Trình bày đợc nguyên lý tạo hình kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính Trình bày đợc đặc điểm hình ảnh chụp cắt lớp vi tính ứng dụng Trình bày đợc nguyên tắc an toàn xạ với tia X Nội dung Đại cơng kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính Máy chụp cắt lớp vi tính ( Computer Tomography Scanner) nhµ vËt lý ngêi MÜ A.M Cormark vµ kỹ s ngời Anh G.M Hounsfield phát minh năm 1971 Đến năm 1979 phát minh ông đợc nhận giải Nobel y học Hình chụp sọ não kỹ thuật chụp cắt lớp đợc tiến hành năm 1971 bệnh viện Luân đôn với thời gian chụp tính toán quang ảnh khoảng ngày Đến năm 1974 Ledley (Mĩ) hoàn thành chụp cắt lớp vi tính toàn thân với thời gian có quang ảnh vài phút Hiện nay, có nhiều máy chụp cắt lớp đại với thời gian cho quang ảnh từ 1/10 đến 1/30 giây Tại Việt Nam, máy chụp cắt lớp đợc lắp đặt vào tháng năm 1991 Bệnh viện Hữu Nghị Việt Xô ( Hà Nội) Hiện nay, có nhiều máy chụp cắt lớp đợc lắp đặt sở y tế khắp nớc giúp cho thầy thuốc dễ dàng chẩn đoán bệnh tật Nguyên lý tạo hình chụp cắt lớp 154 Mục đích phơng pháp làm rõ nét hình ảnh lớp mỏng phận thể, lớp khác bị xoá nhoà Hình bên trái bố trí thiết bị đứng yên, ta đứng nhìn bệnh nhân từ phía đầu bệnh nhân: S nguồn phát tia (thí dụ bóng phát tia X ), F hộp phim, BN bệnh nhân S F đợc gắn vào hai đầu kim loại PP Thanh quay quanh mét trôc ë B’, Êy S sÏ di chuyển sang trái (hoặc sang phải), hộp phim F di chuyển theo chiều ngợc lại, khoảng cách h1 h2 không đổi Bệnh nhân nằm yên Trong hình 8.3, S bắt đầu phát tia, vị trí S1, lớp cắt cần chụp lớp LL, C nằm Hình 8.3 Hình ảnh tạo tơng ứng A1, B1, C1 phim Khi nguồn S di chuyển đến vị trí S 2, tia cho ta hình ảnh A2, B2, C2 nhng A2, B2 phim, vị trí cũ A1, B1 C2 phim Thật vậy: Do S1AB -  S1A1B1 vµ  S2AB -  S2A2B2 ta cã : AB h1 AB = = -> A1B1 = A2B2 A1B1 h1 +h A B2 T¹i mäi vị trí S di chuyển từ S 1đến S2 ta có hình ảnh AB (của lớp cắt LL) vị trí phim, hình ảnh phần tử khác không nằm LL di chuyển , tạo hình ảnh mờ nhạt lam phim, kết ta có hình ảnh rõ nét lớp cắt phim Chụp cắt líp dïng vi tÝnh (CTS - Computer Tomography Scanner) Trong CT Scanner, thay cho hép phim X quang F ë hình 8.3 hộp đầu dò (detector) có hàng vạn đầu dò nhỏ xếp thành ô nhỏ, ô nhỏ có đầu dò bị chiếu tia sÏ cho tÝn hiƯu ®iƯn trun vỊ bé xư lý Ngời ta thay đầu dò tinh thể nhấp nháy lỏng Các hệ thồng có độ nhạy cao, đợc khuyếch đại, đa vào nhớ máy tính, xử lý đa sang phần hình (tơng tự nhờ camera thu hình, khuyếch đại, xử lý truyền đến máy thu hình gia đình) Để trợ giúp cho tạo hình cắt lớp rõ nét, ngời ta làm phần mềm máy vi tính cách thu thËp sè liƯu tõ viƯc chiÕu mét sè m« hình ngời với giả định khác nh khối u dày, có khối u não, hang lao phổi Nhờ xử lý hình ảnh máy vi tính mà ta có hình ảnh lớp theo lớp cắt ngang, cắt dọc khác nhau, ta thấy rõ ràng điểm bất thờng thể mà với phơng pháp X quang thờng 155 không thấy đợc Nhờ nhớ máy vi tính mà ngời thầy thuốc dễ dàng tái lại hình ảnh cần khảo sát * Đặc điểm hình ảnh kỹ thuật chụp cắt lớp vi tính: - Máy chụp cắt lớp vi tính cho phép phân biệt đợc khác biệt nhỏ tổ chøc cã tû träng kh¸c VÝ dơ: chơp sọ não phân biệt đợc rõ chất trắng, chất xám, buồng não thất, khối u, ổ apxe, ổ chảy máu mà phim Xquang thông thờng không phân biệt đợc - Nếu mở cửa sổ rộng tối đa xơng có hình trắng, không khí có hình đen, nớc có hình xám có độ tơng phản hình CTS tốt dễ phân tích - Đối với máy Xquang thờng qui, tất thông tin nằm phim, CTS toàn thông tin nhớ ngời điều khiển chỉnh lý máy để chọn hình ảnh có ý nghĩa chẩn đoán Khi cần thiết, ngời thầy thuốc làm lại hình ảnh phận chụp bệnh nhân - Giống Xquang, CTS bệnh nhân đợc uống tiêm thuốc cản quang để làm bật đối quang An toàn xạ tia X 4.1 Bảo vệ cho cán nhân viên: * Giảm tối đa tiếp xúc với xạ: - Trớc tiến hành chụp chiếu, phải chắn cửa phòng X quang đợc đóng kín - Không để chùm tia X rọi vào cửa sổ phòng, trực tiếp rọi vào tờng, trừ trờng hợp đặc biệt - Tất nhân viên làm việc không đứng sau chắn phải mặc áo bảo vệ cần thiết phải đeo găng tay - Các thiết bị che chắn máy X quang cố định nh X quang động phải bố trí cho che chắn tốt chống xạ khuếch tán - Cán nhân viên X quang cần giữ bệnh nhân chiếu chụp, cần mặc áo bảo vệ, đeo găng tay, đứng sang bên tránh bị máy phát tia X rọi vào trực tiếp - Thiết bị X quang bị h hỏng không đợc dùng, kiểm tra lại thấy đạt tiêu chuẩn đợc sử dụng * Yêu cầu đặc biệt với máy X quang động: Khi máy X quang động đợc đa khỏi khoa X quang đến buồng bệnh phải tuân theo nguyên tắc sau đây: - Phải kiểm tra hớng kÝch cì cđa chïm tia X - Ph¶i thiÕt kÕ che chắn nơi máy hoạt động - Phải đảm bảo tia X không chiếu vào bệnh nhân khác buồng bệnh (trực tiếp tán xạ) - Ngời điều khiển máy phải cách xa nguồn bóng phát xạ tối thiểu mét phải mặc quần áo bảo vệ * Chế độ kiểm tra theo dõi: Nhân viên cần đeo phim thiết bị đo liều (bút đo, thiết bị đo nhiệt huỳnh quang ) tất thời gian làm việc 156 Khi mặc quần áo bảo vệ, thiết bị đo liều cần phải đo cài đặt phía áo bảo vệ Nếu nhân viên làm việc phải kiểm tra X quang cho thân phải tháo thiết bị ®o liỊu khái ngêi NÕu lµ nhiƯt hnh quang phải gửi trung tâm kiểm tra đọc kết theo định kỳ, loại bút đo liều tự đọc đợc cần ghi chép tháng sau lại đa số không để tiếp đo cho tháng sau 4.2 Bảo vệ cho bệnh nhân: * Nguyên tắc chung: Điểm khác ngời bệnh nhân viên ngời bệnh đợc nhiều ích lợi chiếu chụp X quang: hiểu đợc bệnh tật thể để có phơng hớng xử lý điều trị nh X quang mang lại lợi ích cho ngời bệnh nhiều gây hại Nếu thấy chiếu chụp X quang không cần thiết xét nghiệm khác không nên dùng X quang Chỉ dùng X quang thấy tốt biện pháp chẩn đoán khác trờng hợp bệnh lý Cần cân nhắc lợi hại trẻ em phụ nữ có thai dùng X quang * Biện pháp cụ thể + Giảm thiểu tiếp xúc với phóng xạ: - Nên dùng biện pháp kỹ thuật tốt để hạn chế mức chiếu xạ cho bệnh nhân - Nên chụp phim Chụp với diện tích nhỏ tốt + Phải hớng chùm tia X vào chỗ cần thiết: tránh chiếu vào ngực phận sinh dục + Che chắn: đợc phải dùng chì (khoảng 1mm) che chắn vùng sinh dục phải khám xét phận lân cận Trờng hợp bị đa chấn thơng, lần khám không đợc che chắn làm cho không phát đợc gẫy xơng khu vực liên quan + Khoảng cách tiêu cự tối đa: 30 cm, xa tốt + Chất lợng xạ: tăng điện tăng sức đâm xuyên tia X nh mức chiếu xạ giảm + Lọc: biện pháp giảm xạ lợng yếu tăng đợc lợng trung bình chùm tia X, giảm đợc mức chiếu xạ cho bệnh nhân + Chiếu tia X víi bƯnh nh©n cã thai: ChØ sư dơng phơng pháp X quang cho bệnh nhân có thai không phơng pháp thay thế, phải chiếu chụp X quang cố gắng che chắn giảm thiểu chiếu xạ vào thai 157 Chơng Phơng pháp cộng hởng từ hạt nhân Bài sở vật lý phơng pháp cộng hởng từ hạt nhân Mục tiêu - Trình bày sở vật lý phơng pháp cộng hởng từ hạt nhân Nội dung Mô men từ hạt nhân Hạt nhân nguyên tử gồm có hai loại hạt: proton neutron Proton hạt mang điện tích dơng, giá trị điện tích electron, nhng có khối lợng lớn cỡ hai nghìn lần khối lợng electron Proton tơng tự nh hạt mang điện dơng tự quay tròn, có mômen tõ Neutron còng cã spin, còng cã m«men tõ, cã thể xem neutron nh cầu có điện tích phân bố, tính chung điện tích không (neutron trung hoà điện) nhng quay tạo mômen từ Bảng Cấu trúc hạt nhân số nguyên tử Hạt nhân Số proton Số neutron H C 6 C N 7 Na 11 12 P 15 16 K 19 20 12 13 14 23 31 39 M« men tõ proton neutron có chênh lệch chút ít, nhng nhỏ, vào cỡ 10 -27 A.m2 Hạt nhân có nhiều proton neutron, mômen từ hạt nhân tổng hợp (theo quy tắc lợng tử) mômen từ hạt proton neutron Có hạt nhân có mômen từ lớn, có hạt nhân có mômen từ nhỏ, có hạt nhân mômen từ Nhng nói chung, mômen từ hạt nhân nhỏ, vào cỡ phần nghìn mômen từ cửa vỏ electron nguyên tử Vì điều kiện để có cộng hởng từ hạt nhân khác với điều kiện để có đợc cộng hởng từ electron Không thế, ngời ta cã thĨ thùc hiƯn céng hëng tõ ®èi víi tõng loại hạt nhân nguyên tử Thí dụ thể, ngời ta thờng đặc biệt ý hạt nhân nguyên tử hyđro hai nguyên tố cấu tạo thành nớc (H2O), mà nớc nói chung thể chỗ có Hơn hạt nhân nguyên tử hyđro cho tín hiệu cộng hởng từ mạnh Hạt nhân nguyên tử hyđro đơn giản: có hạt proton, mômen từ hạt nhân hyđro mô men từ proton Cộng hởng từ hạt nhân 158 ur ur Hạt nhân có mômen từ nằm tõ trêng B sÏ thùc hiƯn ur chun ®éng tuế sai (chuyển động Larmor) tức đầu mút vectơ ur vạch nên đờng tròn quanh phơng B Hình 9.1 biểu diễn ur chuyển động Larmor mômen từ dới tác dụng từ trờng B Hình 9.1 Hình 9.2 ur Đây chuyển động tuần hoàn, tần số phụ thuộc vào B Trong trờng hợp proton, tần số đợc tính theo công thức: f g p  p B0 NÕu B0 b»ng 1T (Tesla) th× proton có tần số Larmor 42,58 MHZ Nh hạt nhân nằm từ trờng B0 trở thành hệ dao động với tần số dao động riêng f0 Phụ thuộc B0 Nếu chiếu thêm sóng điện từ tần số rađiô thích hợp, biến thiên từ trờng sóng rađiô tạo làm cho hạt nhân dao động cộng hởng Hình 9.2 biểu diễn tác ur ur ur ur dơng cđa tõ trêng xoay chiỊu B1 ( B1 vu«ng gãc víi B quay quanh B với tần số góc () lên mômen từ lực tuần hoàn tần số góc , = xảy tợng cộng hởng Trong trờng hợp từ trờng Bo = 1T, đầu mút mômen từ hạt nhân hydrô quay tròn với.tần số f0= 42,58 MHZ Nếu tác dụng thêm sóng rađiô tần số 42,58 MHZ đầu mút mômen từ hạt nhân hyđrô quanh với tần số nh trớc nhng biên độ lớn hơn, mô men từ prôton nghiêng xa so với phơng B0 tức nghiêng nhiều phơng vuông góc với phơng B0 Nhng thực tế, thực cộng hởng từ hạt nhân hyđrô riêng lẻ mà cộng hởng từ dối với tập hợp hạt nhân hyđrô tích đó, thÝ dơ 1mm3 ë vá n·o Do ®ã ta xét tập hợp hạt nhân từ trờng xét tợng cộng hởng tập hợp Mômen từ tập hợp hạt nhân thể tích Nếu xét tập hợp nam châm nhỏ nằm từ trờng có chiều xác định nam châm nằm quay dọc theo từ trờng, mômen từ nam châm sÏ song song cïng chiỊu víi tõ trêng Nhng tËp hợp hạt nhân tập hợp hạt vi mô, tuân theo quy luật lợng tử: nằm từ trờng đa số hạt nhân cã m«men tõ quay song song cïng chiỊu víi tõ trờng nhng có hạt 159 nhân có mômen tõ song song nhng ngỵc chiỊu víi tõ trêng, ngêi ta gọi mômen từ đối song ur C¸c phÐp tÝnh to¸n cho thÊy nÕu tõ trêng B tổng cộng có N hạt nhân có Nl hạt nhân có mômen từ song song N hạt nhân có mômen từ đối song (trong tõ trêng B0, Nl proton cã song song víi tõ trêng, ur N  B0 � N2 proton cã  đối song với từ trờng) hình 9.3, N1 luôn lín N kT N N1  N  h¬n N2 tỉ số chênh lệch tính theo công thức gần N N N B0 đúng: N KT Với B0 cờng độ từ trờng tác dụng, moomen từ hạt nhân, k số Boltzmann, T nhiệt độ tuyệt đối Hình 9.3 Tính ra, nhiệt độ phòng T = 25oC, B0 = 1T hạt nhân N hyđrô, tỉ số vào cỡ 10-6 Nói cách khác N hạt nhân thực chất N lại N = Nl - N2 chiÕm tû lƯ cì mét phÇn triƯu hớng theo chiều ur B Thật mômen từ có chuyển động Larmor, nhng khử cặp nên cuối xem có N hạt nhân đóng góp vào mômen từ M tổng cộng Từ công thức tìm đợc ta có: B0 kT M = N   = N ur VËy xÐt chun ®éng Larmor tõ trêng B N hạt nhân thể tích V cđa vËt chÊt, thÝ dơ cđa vá n·o, ta chØ xét đến mômen từ M tổng cộng Cộng hởng từ thể tích có nhiều hạt nhân tợng liên quan Ta xét thể tích có N hạt nhân, mômen từ hạt nhân ur ur từ trờng tác dụng B Ta thấy N hạt nhân có N l hạt ur nhân có mômen từ song song với B N2 hạt nhân có mômen đối song 160 ur với B mặt từ tính xem nh chúng khử đôi một, Nl N2 = N ~10-6 hạt nhân có đóng góp vào mômen từ tổng cộng Các mômen từ nằm hoàn toàn song song với từ trờng ngoài, chúng đảo nhanh quanh phơng từ trờng nhng góc nghiêng nhỏ Phân ur tích mômen từ hạt nhân thành hai vectơ: vectơ song song ur ur ur ur víi B ta kí hiệu P vectơ vuông góc víi B kÝ hiƯu   Khi chØ ur ur ur cã B cã thÓ xem N hạt nhân có mômen từ hớng B đảo quanh B ur ur ur Vectơ tổng P lớn, cỡ gần N Nhng vectơ tổng xem ur nh không giá trị nhỏ mà ur mômen từ đảo quanh B tần số nhng không đồng pha, ur vectơ hớng trớc, sau, phải, trái cách lộn xộn, cộng vectơ lại ur chúng triƯt tiªu lÉn Nh vËy, chØ cã tõ trờng B vectơ từ ur ur hoá dọc theo phơng từ trờng P = P cực đại, vectơ từ hoá ur ur ngang = không (hình 4) Hình1.4 9.4Phân tích thành / / Hình f0 ) theo ph2 ur ơng vuông góc với nh ta thấy, có cộng hởng xảy ra: vectơ từ trờng B1 ur sóng rađiô (sóng điện từ) tạo ra, quay quanh B víi tÇn sè gãc  tác dụng ur ur lên mômen từ hạt nhân lực tuần hoàn, làm cho nghiêng mạnh ur ur vỊ phÝa B1 vµ quay quanh B cách đồng pha với Kết ur uur cộng hởng vectơ từ hoá ngang M = cực đại ur ur Còn vectơ từ hoá dọc, mặt nghiêng B1 nên giá trị ur ur B , P nhỏ đi, mặt khác hấp thụ cộng hởng lợng sóng rađiô có thêm số mômen từ hạt nhân quay phía đối song song, N2 tăng lên, Nl giảm xuống, N = Nl - N2 giảm đáng kể Kết ur uur cộng hởng vectơ từ hoá dọc M P = P không Khi chiếu sóng rađiô có tần số f0 (hay tần số góc: = Khi tắt sóng rađiô, tập hợp hạt nhân từ trạng thái cộng hởng chuyển trạng thái bình thờng ban đầu Ngời ta gọi 161 uur trình hồi phục Trong trình này, vectơ từ hoá dọc M P có độ lớn từ giá trị không trở giá trị cực đại vectơ từ hoá ngang có độ lớn từ giá trị cực đại trở giá trị không Tuy nhiên thời gian trở về, tức thời gian hồi phục Tl vectơ từ hoá dọc thời gian hồi phục T vectơ từ hoá ngang không nh nhau, nói chung T1 > T2 Nếu quanh hạt có nhiều phân tử nhỏ (nhẹ), nh phân tử nớc H2O, Việc hạt nhân truyền lợng hấp thụ lâu so với quanh hạt nhân phân tử lớn, cồng kềnh thí dụ với phân tử chất mỡ, chất béo Với tế bào sinh học, tuỳ theo chøa Ýt níc, nhiỊu níc, Ýt mì hay nhiỊu mì Tl thay ®ỉi tõ 300 ®Õn 2000 mili gi©y Thêi gian håi phơc T2 còng sÏ cã trị số lớn quanh hạt nhân nớc có trị số nhỏ quanh hạt nhân dịch chứa phân tử lớn nhiều chất mỡ Nhng nói chung, T2 nhỏ Tl, thờng thay đổi từ 30 miligiây đến 150 miligiây so với T l nhạy cảm với cấu trúc sinh học uur uur uur NÕu xÐt vect¬ tõ hãa tỉng céng M = M P  M  th× céng hëng ( uur uur uur M P  , M  cực đại) đầu mút M vạch nên vòng tròn mặt phẳng ur vuông góc B Hình 9.5 uur Khi tắt sóng rađiô, M vừa quay tròn, vừa co nhỏ lại, lúc uur uur M P từ giá trị không lớn dần lên Do đầu mút M vạch nên đờng xoắn ốc nhỏ dần (hình 9.5) Về nguyên tắc, để cuộn dây điện gần biến uur thiên từ trờng M gây làm thay đổi từ thông qua cuộn dây sinh dòng điện cảm ứng cuộn dây Trong kỹ thuật cộng hởng từ, ngời ta bố trí ăng ten để phát sóng rađiô theo xung tắt, trình hồi phục nh mô tả xảy ăng ten thu dòng điện cảm uur ứng sinh vectơ từ hoá M biến thiên theo đờng xoáy trôn ốc Tín hiệu ăng ten thu đợc có tên tín hiệu cảm ứng suy giảm tự FID (free induction decay) Bản thân tín hiệu FID mạnh hay yếu uur uur vectơ từ hoá M lớn hay nhỏ, mà độ lớn M lại phụ thuộc vào số 162 hạt nhân phần tử thể tích, cụ thể số proton Vì tín hiệu FID cho biết mật độ proton Phân tích kỹ dạng tín hiệu FID tìm đợc thêi gian håi phơc tõ ho¸ ngang T2 v.v… Nh chia cắt thể ngời thể tích nhỏ có toạ độ x, y, z tơng ứng, làm cho hạt nhân thể tích dao ®éng céng h ëng vµ thu tÝn hiƯu céng hëng tõ thĨ tÝch ®ã gưi ®i, thÝ dơ tÝn hiƯu FID, thêi gian håi phôc T1, thêi gian håi phôc T v.v quy định độ đậm, nhạt, trắng đen màu sắc xanh đỏ tím vàng ứng với tín hiệu mạnh, yếu, dài, ngắn thu đợc, sở số liệu tọa độ x, y z phần tử thể tích tín hiệu cộng hởng thu đợc từ phần tử đó, máy tính vẽ ảnh cắt lớp hai chiều ảnh ba chiều thể Tuỳ theo tín hiệu thu để tạo ảnh mạnh hay yếu ảnh cho nớc, đâu chất mỡ máu, xơng v.v 163 Bài phơng pháp chụp cộng hởng từ hạt nhân Mục tiêu Mô tả nguyên lý kỹ thuật chụp cộng hởng từ hạt nhân Trình bày đợc kỹ thuật chụp cộng hởng từ ứng dụng chẩn đoán hình ảnh Nội dung Nguyên lý cộng hởng từ hạt nhân phòng thí nghiệm Trớc hết ta xét cách thực cộng hởng từ hạt nhân phòng thí nghiệm nghiên cứu tính chất vật liệu Thiết bị gồm nam châm vĩnh uur cửu để tạo từ trờng B0 hai cực (hình 9.6) Giả sử mẫu nghiên cứu đặt ống hình trụ chung quanh có cuộn dây điện uu r uur từ trờng B1 tạo cuộn dây vuông góc với B0 ngời ta điều khiển tần số uu r B1 cho có tợng cộng hởng từ xảy Lúc công suất máy phát vô tuyến tăng vọt hẳn Nh vậy, theo dõi công suất máy phát phụ thuộc vào tần số, ta xác định đợc tần số ứng với có cộng hởng từ xảy mẫu Mọi biến thiên uur mômen từ tổng cộng M mẫu gây nên dòng cảm ứng cuộn dây đặt chung quanh uur mẫu, theo nguyên tắc: M biến thiên làm biến thiên từ thông qua cuộn dây, biến thiên từ thông sinh dòng điện cảm ứng Nếu bố trí cuộn dây uur vuông góc với B0 ta đo đợc biến thiên uur thành phần M song song với B0 tức uur M P Từ ta đo đợc thời gian hồi phục dọc Hình 9.6 Nêu bố trí cuộn dây song song uur với B0 ta đo đợc biến thiên thành uur phần vuông góc M từ xác định đợc thời gian hồi phục ngang Các tín hiệu mà cuộn dây thu đợc rÊt nhá, rÊt ng¾n nhng kü tht xư lý tÝn hiệu ngày cho phép đo xác Giải pháp kĩ thuật quan trọng để có đợc ảnh cắt lớp cộng hởng từ hạt nhân Lauterbur đa năm 1973 Đó thêm vào từ trờng mạnh uur B0 từ trờng yếu nhng biến thiên theo khoảng cách, nói cách khác tạo gradien từ trờng Trớc hết ta xét cách tạo từ trờng có gradien theo z tác dụng từ trờng uur Cuộn dây siêu dẫn tạo từ trờng B0 mạnh Ngời uur ta bố trí thêm cuộn dây tạo mét tõ trêng yÕu song song víi B0 nhng biến thiên theo z, tức có dạng: 164 ur uur ur BZ = (    Z ) B VËy tõ trêng tỉng céng bªn cuộn dây siêu dẫn là: ur ur ur B + B = (1+  + z) B Hình 9.7 Do Bz có Gradien theo Z không gian hình trụ đợc chia thành lớp cắt mỏng v«ng gãc víi Z, tõ trêng B0 + Bz lớp xem không đổi Từ trờng mạnh, biến thiên theo z: từ trờng bên hình trụ bị chia thành lớp mỏng, vuông góc với trụ z Trong phạm vi lớp, từ trờng xem không thay đổi Khi từ lớp đến lớp từ trờng tăng dần thí dụ nh hình 2.2 0,97T, 0,98T, 0,99T, 1T, l,01T, l,02T, l,03T Cơ thể ngời đợc đặt hình trụ rỗng, xét từ trờng 0,97T, líp n»m tõ trêng 0,98T v.v Tần số chuyển động đảo mômen từ hạt nhân phục thuộc vào từ trờng ngoài, thí dụ hạt nhân nguyên tử hyđrô, từ trờng ít, tần số chuyển động đảo 42,58 MHZ Kü tht chơp céng hëng tõ Khi c¬ thỊ n»m tõ trêng ngoµi cã gradien theo z, nÕu chiếu sóng radio có tần số 42,58 MHZ vào thể có hạt nhân nguyên tử hyđro nằm từ trờng 1T bị cộng hởng Nh nhờ cuộn dây tạo gradien từ trờng theo trơc z ta cã thĨ t¹o céng hëng từ hạt nhân lớp vuông góc với z Líp nµy dµy hay máng lµ t thc vµo từ trờng biến thiên nhanh hay chậm, tức phụ thuộc độ lớn dH/dz từ trờng Có thể dịch chuyển vị trí cộng hởng hai cách: Cách : giữ nguyên tần số sóng rađio, dịch chuyển gradien từ trờng Cách 2: giữ nguyên gradien từ trờng: thay đổi tần số sóng rađio máy tạo ¶nh c¾t líp céng hëng tõ cã tÊt c¶ ba cuộn tạo gradien từ trờng theo phơng x, phơng y phơng z Phối hợp sử dụng ba cuộn, nguyên tắc tạo đợc cộng hởng từ phần tử thể tích có toạ độ x, y, z thể thu lấy tín hiệu cộng hởng từ từ thể tích phát Có thể điều khiển để chọn lớp cắt lần lợt quét phân tử thể tích cộng hởng vị trí tơng ứng máy tính tạo ¶nh céng h165 ëng tõ cđa c¾t líp Thu thËp số liệu từ lớp cắt liên tiếp nhau, máy tính cỏ thể dựng lại ảnh ba chiều không gian đối tợng Tuỳ thuộc vào việc lấy tín hiệu cộng hởng để tạo ảnh cộng hởng xảy hạt nhân nào, ảnh cắt lớp cộng hởng từ cho ta thông tin tơng øng ThÝ dơ, tÝn hiƯu c¶m øng tõ suy giảm FID phụ thuộc vào độ lớn vectơ từ hoá M phần tử thể tích mà M lại phụ thuộc vào số mô men từ cửa proton, tín hiệu mạnh hay yếu phụ thuộc vào mËt ®é proton lín hay nhá, tõ ®ã cã thĨ lý giải chỗ đậm nhạt ảnh tơng ứng với chất (hình 9.8) Hình 9.8 So sánh mật độ Proton phận thể Thông thờng ngời ta hay sử dụng tín hiệu liên quan đến thời gian hồi phục dọc ngang Nh nêu trên, thời gian hồi phục Tl T2 phụ thuộc phần tử thể tích chứa chất gì: chất nớc, chất dịch, não tuỷ, ung th Do ảnh cắt lớp sử dụng loại tín hiệu Tl, T2 dễ thấy rõ đâu máu, đâu mỡ, đâu não phân biệt máu chảy mạch máu hay mạch máu bị vỡ, máu Hình 9.9 chảy ngầm Bằng kỹ thuật xử lý ảnh, chỗ có tín hiệu cộng hởng ứng với xơng ngời ta cho màu trắng đục, chỗ ứng với máu có màu đỏ, chỗ ứng với mỡ có màu vàng nhạt v v ngời bác sĩ dễ dàng nhận định chẩn đoán bệnh (hình 9.9) So với chụp ¶nh c¾t líp b»ng tia X (X -ray computed tomography) vài cách chụp ảnh dùng hạt nhân phóng xạ, phơng pháp chụp ảnh cắt lớp cộng hởng từ hạt nhân có u điểm lớn không đa vào thể ngời phóng xạ ton hoá Khi chụp ánh, thể ngời chịu ba tác dơng ur vËt lý: tõ trêng tÜnh rÊt m¹nh B gradien từ trờng sóng rađiô ur Từ trờng tĩnh B đợc sử dụng thơng vào cỡ Tesla trở lên, mạnh gấp 20.000 lần từ trờng Trái đất Theo nhiều kết nghiên cứu từ trờng mạnh vào cỡ chí đến 2,5 Tesla cha có tác hại đến thể Còn gradien từ trờng biến thiên mạnh gây thể dòng 166 điện cảm ứng với mật độ dòng vào cỡ lA/cm2 Giá trị nhỏ không gây hại Dới tác dụng sóng rađiô chiếu vào, thể hấp thụ hết 0,7 W, tơng ứng làm nhiệt độ thể tăng cỡ 0,1 0,20C Điều hạn chế phơng pháp cộng hởng từ hạt nhân thể không đợc có mảnh kim loại, vật liệu từ, thí dụ mảnh bom, viên đạn sót lại có dới tác dụng từ trờng loại vật liệu từ bị hút mạnh nóng lên Đặc biệt ngời dùng máy trợ tim, đa vào từ trờng mạnh, máy bị hỏntg ngời mang máy khó tránh khỏi tử vong 167 Tài liệu tham khảo PTS Nguyễn Kim Ngân Giáo trình lý sinh học - NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp 1983 PGS.TS Phan Sĩ An, PGS.TS Nguyễn Văn ThiƯn Lý sinh y häc - NXB Y häc Hµ Nội 2005 TS Lê Văn Trọng Giáo trình lý sinh học NXB Đại học Huế - 2001 PGS Phan Văn Duyệt Phóng xạ y học - NXB Yhọc Hà Nội - 1979 GS Trần Đỗ Trinh Híng dÉn ®äc ®iƯn tim - NXB Y häc Hà Nội - 1994 Pierre Koskas ( Bs Lê Quang Cờng dịch) Xét nghiệm bổ trợ lĩnh vực thần kinh - NXB Hà Nội - 1994 Ia.Pereman (Thế Trờng dịch) Vật Lý vui - NXB Giáo dục Hµ Néi - 1976 168 ... thức ứng dụng để tính công hoạt động tim co bóp chu kì 51 BàI NGUYÊN Lý THứ NHấT NHIệT ĐộNG HọC Và ứNG DụNG TRONG Y HọC Mục tiêu Phát biểu đợc nội dung nguyên lý thứ nhiệt động học Trình b y đợc... dựng phát biểu đợc nguyên lý thứ hai nhiệt động học Trình b y đợc ứng dụng nguyên lý thứ hai nhiệt động học cho hệ thống sống Nội dung Nguyên lý thứ hai nhiệt động học dịch chuyển Entropi hệ thống... phải sinh nhiệt Nhiệt lợng nhiệt lợng loại hai sản co tiêu dần lợng dự trữ thể (tiêu mỡ nh động vật ngủ đông) 53 BàI NGUYÊN Lý THứ HAI NHIệT ĐộNG HọC Và ứNG DụNG TRONG Y HọC Mục tiêu X y dựng phát