Vật lý học và hình ảnh máy nội soi thân thể,

Nhân dịp các nhà đoạt giải hóa học và sinh lý học hay y khoa năm 2009, đều phải giỏi về hóa học và vật lý học, chúng tôi xin nhắc sơ qua vài máy móc “tân kỳ”  chẩn đoán , do những nhà vật lý học, một số cũng đoạt giải vật lý học, khám phá ra đầu tiên, ít nhất là trên nguyên tắc căn bản. Ngay cả ở Việt Nam không biết có ai khởi công làm vài loại máy này cân thiết trang bị mọi bệnh viện cơ sở thành phố, thị xả tỉnh lỵ huyện lỵ lớn, sau khi đã làm xong máy laser đánh tan sỏi thận rẽ tiền?             Vật lý học và hình ảnh máy nội soi thân thể, chẩn đoán bịnh ngày nay G S Tôn Thất Trình Ngày nay ở các nước tân tiến , bạn đừng phiền muộn gì cả khi bạn không mấy hiểu cặn kẻ,  các hình ảnh sản xuất từ một thử nghiệm chẩn đóan bệnh bạn vừa nhận được . Bí ản chút ít dơ bẩn là chính ngay rất ít bác sỉ y khoa cũng hiểu biết   cách nào sáng chế ra chúng . Đa số các bác sĩ chuyên về tia - X cũng cố gắng học hỏi khá lâu để có thể đậu phần Vật lý học thi hành nghề bác sĩ, nhưng sau đó họ lại quên bẳng đi mau lẹ . Mọi sự đều đáng tha thứ . Vì đó là một thế giới phức tạp bù đầu bù óc chứa tràn lan vật lý học , một cái ngữ trong đóphép tính toán học- calculus được thảy ra   tượng tự mọi tiếng kêu chiêm chiếp - tweet ( thông điệp điện tử ngắn ngủi ) hay một thông điệp tức thời  được thu nhận, chế biến  và tái tạo trong vòng vài giây đồng hồ vi tiểu - microseconds và những hình ảnh lạ lùng bật lên trên màn ảnh như thể là trò ma thuật vậy đó . Lẽ dĩ nhiên, chúng không phải là ma thuật, nhưng là thành quả của hàng chục năm mài mòn xương sống  làm công trình chi tiết của những   chuyên gia đã khắc phục được khía cạnh   lý thuyết và công nghệ, để sản xuất ra các dụng cụ “ tối tân “ làm hình ảnh . Rất nhiều vị đoạt giải Nobel đã  đâm đầu vào cái ngữ này , và một vài tá vị khác còn đáng đoạt giải hơn là các vi được  tưởng thưởng ,   vì những vị này lúc mới bắt đầu     không bao giờ tin tưởng rằng chúng ngày nào đó, hoạt động được thực tiễn cả. Sau đây là bảng tóm tắt ngắn đáng khinh khi của vài thể thức làm hình ảnh được y khoa sử dụng rộng rải, cách nào chúng ta đến với chúng ta và vài cạm bẩy  của chúng . Cho ai muốn thêm muối thêm ớt vào câu chuyện bằng các từ nhao nhao - buzzwords, mang theo một hiểu biết sâu đậm hơn là họ có, nhưng cũng có vài điểm dành cho bạn nữa đó.    1-      Máy làm hình cọng hưởng từ tính- MRI (magnetic resonance imaging) * Tóm tắt lịch sử: tiền phòng ở thập niên 1970 . Thoạt tiên có tên là NMRI , chữ N có nghĩa là hạtnhân - nuclear ,làm ai nấy sợ hải nổi da gà. Paul Leterbur và Sir Peter Mansfield chia sẽ giải Nobel năm 2003 về Sinh Lý hay Y Khoa, vì đã phát triền máy .  *Vật lý học : quá   phức tạp làm nhức đầu,  một phần trang nhỏ bé này không dủ chỗ diễn tả. Đáng buồn để nói chúng ta là một bao nước bẩy sập trong những mô khác biệt : thận , nảo , gan v.v…Nước H20 chứa những nguyên tử hydrogen, hành động như những nam châm và sắp xếp thẳng hàng như thể các trám sắt ở một từ trường và chúng quay tròn theo một tốc độ tỉ lệ với sức mạnh của từ trường. Bạn vẫn còn theo tôi đấy chứ ?  Như vậy ,   nếu bạn đặt ai đó vào một nam châm, và bạn biến đổi sức mạnh của nó, bạn sẽ có hydrogen quay tròn ở những tốc độ khác nhau trên những phần khác nhau của thân thể. Rồi thi , nếu bạn làm dẹp hẳn những nguyên tử xếp hàng ngay ngắn bằng một đột dập điện từ . chúng từng cái một sẽ có khuynh hướng đứng dậy theo những tỉ xuất khác nhau , tái xếp hàng thẳng lại với từ trường , tùy theo chúng ở trong mô - tissue nào đó .   Thành quả có thể làm “ mã số - encode “   theo nguyên tắc   từ trường đổi thay. Đúng là lạ lùng lắm thay. Mô tương phản sản xuất ra không ai sánh kịp và có thể tăng cường bằng cách cho bệnh nhân một tác nhân tương phản.  *Đặc biệt tốt cho : - hế thống thần kinh trung ương -        cơ xương ( xương bắp thịt ) -( đầu gối , vai , xương sống ) *Đề phòng :   - Các vật thể ngoại bằng kim loại - máy kích thích nhịp đập - pacemakers /AICDs ( MRI làm chúng hổn độn )                                       - Kẻ sợ bị nhốt kín-claustrophobics (ống từ tính là một nơi ấm áp)                                       - Chức năng thận yếu kém (hãy dùng một tác nhân tương phản)                  *Những từ trông như bình thản hay gợi ý kỳ cục : không gian K - K space , tần số Larmor, tiếng vọng quay tròn- spin echo, dễ giận hờn, thay đổi hóa học, cuộn độ lệch - gradiant coil, xoi lỗ lớn, thời gian bay, bao bọc quanh.

1-      Máy ra dò scanner CT           *Tóm tắt lịch sử : đây là một điều nên cám ơn đoàn ca nhảy múa Beatles. Godfrey Houndfield chia se giải thưởng Nobel về Sinh lý học hay Y Khoa năm 1979 về vai trò phát triễn máy CT đã là một nhà khảo cửu EMI , nhãn hiêu quảng cáo ghi thâu của nhóm BeatlesFab Four . Nhờ tiền  nhóm nhạc thành công thế giới thu được, EMI dùng một “ tàu ncha.y nhanh “ và tài trợ khảo cứu độc lập Hounsfield.             *Vật lý học : Cũng sử dụng những làn sóng điện từ - electromagnetic waves sản xuất ra các tia -X rỏ ràng và các ảnh chụp tia -X vú - mammogram , CT dùng cách bắn đi những tia-X từ một nguồn quay quanh bệnh nhân . ( Ai đã thấy   máy rà dò CT đềm nhận diện khung đỡ hinh hình bánh nhẫn - doughnutchứa nguồn và các máy dò - detectrors ). Thật không phải là một tai nạn   khiến máy rà dò được bao bọc vói một khuôn đúc vô hại, màu bóng láng . Bệnh nhân có thể cho là quái đản quan sát những yếu tố này chạy vù vù quanh mình ở những tốc độ đáng kinh hoảng. Chỉ nghe tiếng thôi cũng đã thấy bồn chồn rồi . Bằng cách phóng ra một luồng hình quạt  và hội nhập nhiều máy dò đối diện luồng trong khung đỡ hình tròn , máy rà dò   thu nhập được   một đồ bản tỉ trọng tiết diện ngang . Một máy computer thu nhận   mọi dữ liệu   vài tái dựng   những “ lát cắt - slices “, khi bệnh nhân di chuyễn nhẹ nhàng qua máy rà dò. Nhiều người cho rằng máy MRI sẽ  rung hồ chuông tử thần cho máy CT …, nhưng vì thời gian thu nhận siêu tốc , quá nhanh đã giúp duy trì vai trò máy CT .               * Đặc biệt tốt cho :  - hình ảnh bụng và khung chậu - pelvis .  - hình ảnh tĩnh mạch dạng vành . - hình ảnh phổi - hình ảnh các mạch máu lớn (đặc biệt với tăng cường tương phản).                      *Đề phòng : - Nồng lượng phóng xạ ( đăc biệt cho các bệnh nhân trẻ tuổi đòi hỏi rà dò thường xuyên hầu theo dõi một bệnh đặc biệt nào đó )                                             - Chức năng thận yếu kém ( dùng các tác nhân tương phản )                       *Những từ có vẽ bình thản hay gợi ý kỳ cục:   hàng đa dò xét  -multidetector row , luồng cứng lên , vòng trượt - slip ring, quay tròn- quay tròn, làm trung bình thể tích bán phần, chiếu cường độ tối đa, tái dựng đa mặt phẳng- multiplanar reconstruction .

1-      Máy phát positron - PET                          * Tóm tắt lịch sử : Đúng là nơi cất giữ từ ngữ của một tập tuyễn hiện sinh chủ nghĩa . Các nguyên tắc cốt lõi là hủy diệt, thoái hóa và trùng hợp ngẫu nhiên . của việc phát ra   positron  đã được viết ra chi tiết vào thập niên 1950 , đặc biệt ở trường y khoa   viện đại học Pennsylvania và viện đại học Washington. Các thập niên kế tiếp luôn luôn luôn cải thiện máy PET.                                          * Vật lý học : Khác với thông tin giải phẩu thuần túy của CT và MRI, thật sự làm bản đồ chuyễn hóa của mô .  Nhiên liệu thông thường cho tế bào là đường - sugar, dưới dạng glucose . Ở một bẩy và chuyễn nút - bait and switch láu cá , các tế bào bất ngờ nghĩ rằng chúng nhận được cái ngữ đứng đắn , thực sự nhận một hợp chất tên gọi là 18FDG , fluoro - deoxyglucose . Phần fluoro này đã dược làm phóng xạ và phát ra một positron , chất kháng hạt tư điện dương - positively charged antiparticle của electron . Bản chất positrion này là không ổn định. Và khi nó gặp electron , cả hai bị hủy diệt  , một sự cố du hành nhẹ nhàng làm chúng biến mật và phát ra thay chúng hai tia gamma, những làn sóng siêu năng lượng. . Những làn sóng này bắn ra ở những chiếu hướng đối nghịch nhau và có thể ghi chép bằng máy dò. Khi các máy dò nhận được những tín hiệu đồng thời có thể làm bản đồ sự trùng hợp và nguồn gốc của sự cố có thể xác định  gần như chính xác . Thế cho nên những mô   đang hoạt động chuyễn hóa mạnh mẽ, tỉ như   nhiều loại ung thư hiện ra như là những điểm nóng bỏng trên máy rà dò . Tương tự như vậy , những vùng hoạt động chuyễn hóa giảm sút, tỉ như ở vài trường hợp rối loạn nảo, cũng hiện ra như thể những điểm lạnh ngắt .                             * Đặc biệt tốt cho : - dò tìm ung thư - giám sát ung thư, theo dõi trị bệnh - các bệnh hay hổn loạn nảo h, tỉ như điên loạn                                * Đề phòng : Nồng lượng phát xạ (đặc biệt khi phối hợp với CT)                                * Những từ ngữ … : nhấp nháy đốm sáng , ham hố , nuclide radiô- radionuclide, phân tán trở lui - backscatter , tiến trình bắn gục từng người một -pick -off process, positronium, hy vọng hóa tối đa.

4 - Tia- X rỏ ràng/ Chụp tia -X vú                                           * tóm tắt lịch sử : tính cách sâu đậm bên trong của Wilhem Rongtgen, đoạt giải thưởng Nobel vật lý học năm 1901 là nổi tiếng truyền thuyết . Ông cho một dòng điện chạy qua một ống chân không và lưu ý đến huỳnh quang  từ một miếng cạc tông phủ sơn dính vào ống . Rontgen bị kích thích tò mò. Ông cho chạy một dòng điện khác qua ống, để nhận thấy một sáng lòe   từ một miếng cac tong phủ sơn tương tự cách đó vài bộ Anh . Ông kết luận rằng tia vô hình , mà ông đặt tên là tia -X ,   phải được xem là làm ánh sáng lòe và khoa học roentgen ( khoa tia -X - radiology ) đã khai sanh.                              * vật lý học : Tia - X cũng đà có mặt ở quang phổ điền từ ( tính ) qua làn sóng nhìn thấy được , qua tia cực tím - ultra violet, chứa năng lượng rất cao . Những làn sóng này xuyên qua các chất đặc và có thể tương tác bằng nhiều phương cách với chúng, như Rontgen đã khám phá ra, khi ông sản xuất danh vang ,  một lớp phim trên bàn tay, xương và nhẫn cưới vợ mình.                                * Đặc biệt tốt cho : - Tim ra chỗ gảy ở mọi xương - Định giá xương sống thẳng hàng và khoảng cách các đĩa. - Sàng lọc buồng phổi - Chụp tia -X vú - dò tìm các nghẽn tắt đường ruột                                 * Đề phòng : Bất cứ một tia- X nào cũng liên can đến một số lượng rất nhỏ tia-X bị hấp thu.   Các bác sĩ làm phóng xạ - radiologist   thường chấp thuận ý niệm ALARA   về nồng lượng phóng xạ: nghĩa là thấp nhất nếu thực hiện hợp lý, phải chăng.                                          * những từ ngữ… : Phân tán Compton, ảnh hưởng Mach, Bremsstrahlung, sàng lọc  đất hiếm

5        - Siêu âm - Ultrasound * Tóm tắt lịch sử: Sonar schmonar : Bạn muốn một cái ngữ - stuff  điềm đạm, bạn hãy nhìn xem hiện trạng của siêu âm, một kỷ thuật đang trổi dậy , dù rằng gián tiếp , từ những cố gắng chiến tranh .Sonar phát sinh từ thế chiến thứ I, và rất sớm vào thập niên 1940 , các nhà khảo cứiu đã chứng minh là cọng thêm vào công cuộc dò tìm tàu ngầm mà nhiều nước cho chạy dưới biển ; các làn sóng âm thanh tần số cao có thể sử dụng hầu bắn vèo vào mô , dày vài centimét.  Tiến bộ chánh về kỷ thuật này nguyên thủy là đa quốc gia , làm ra từ Âu Châu , Á Châu và Hoa Kỳ . Mọi chuyện đều trổi dậy nhờ khám phá ra vào cuối thập niên 1800  ( do chồng bà Curie và em rễ Pierre và Jacques nghĩ ra ) một đặc tính khác thường một vài chất phô trương, tên gọi là hiện tượng áp điện - piezoelectricity. * Vật lý học :  tần số cao tệ hại sử dụng làm hình ảnh siêu âm được sản xuất từ một tinh thể áp điện. Chất này có đặc tính dị thường,   là khi dưa một điện thế vào nó, nó sẽ rung chuyễn. Điên khùng hơn nữa là chính chất này, khi rung chuyễn lại tạo ra một điện thế. Một trình tự nhịp  khéo léo nghệ thuật biên đạo múa - choreographed được đưa vào , đẩy các làn sóng siêu âm thanh đến các mô. Như khi làn sóng âm thanh vọng khỏi bức tường , các làn sóng siêu âm bật khỏi các mô đặc biệt ở những bề mặt chung - interfaces   giữa các mô khác biệt nhau . Khi các làn sóng phản chiếu trở lui lại đến máy biến năng- transducer, chúng sẽ làm rung chuyễn tinh thể sinh ra các làn sóng .Điện thế sinh ra có thể dò tìm được và tùy theo các làn sóng trở lui , và theo hướng nào , có thể tạo ra một bản đồ các hình ảnh 2-D phi thường ( ngay cả 3-D hay 4-D ). Mọi sư, đều xảy ra mau lẹ đến nổi các hình ảnh thấy được ở “ thời gian thực sự - real time “ tạo thành một phim xi nê có thể nhìn thấy nhịp tim đập hay dò ra máu di chuyễn . Và không sinh ra   một ảnh hưởng sinh học trái ngược nào cả thảy. * Đặc biệt tốt cho : - khoa sản - obstetrics , tiến bộ về phát triễn bào thai - làm hình ảnh bụng , đặc biệt các bộ phận đặc và túi mật -gallbladder - Mạch máu, đặc biệt động mạch và tĩnh mạch cảnh - carotid arteries and veins nơi chân cẳng có thể dò tra khi bị tắt nghẽn . * Đề phòng : khi dùng các tần số cho chẩn đoán bệnh , siêu âm rất an toàn ., một ưu điểm cho việc làm hình ảnh sản khoa. * Những từ ngữ ….: Rung chuông hạ màn -ring down , phản chiếu - reverberation , đuôi sao chổi, mất tụ điểm - defocusing, dãi nhập nhằng - range ambiguity, sinh cường mông - posterior enhancement, dò - probe.

(chiếu theo bác sĩ SHAUN L. SAMUEL - La Times Magazine , 4/10/ 2009) (Irvine, Ca Li , 9/10/2009)