Page 19 - Giáo trình môn học Y học hạt nhân xạ trị

liều lượng không đổi ở khoảng cách ngắn. Vì các hạt bị làm chậm lại và tốc độ
hao phí năng lượng giảm một cách đột ngột, nhanh chóng và tiến đến trạng thái
nghỉ tại giới hạn liều cao nhất, được gọi là “đỉnh Bragg” (thuật ngữ này cũng áp
dụng đối với chùm tia-X và liều lượng đỉnh electron). Đây có thể là một sự phân
bố liều lý tưởng để điều trị những khối u rất nhỏ. Tuy nhiên trong thực tế, đỉnh
Bragg hẹp và nhọn đến nỗi phải cần đến vô số các đỉnh Bragg khác nhau đặt
chồng lên nhau để tạo ra một vùng phẳng liều lượng trên một khối u lớn. Độ sâu
của đỉnh còn gọi là tầm hoạt động của hạt phụ thuộc vào năng lượng chùm tia, vì
vậy câu chuyện ở đây là vấn đề của năng lượng hay tầm hoạt động của hạt và sự
điều chỉnh hướng tương tác của mỗi chùm tia. Khi sử dụng kỹ thuật này ta có thể
thu được sự phân bố tối ưu về liều lượng. Đáng tiếc là để đạt được điều đó, chùm
proton cần phải có năng lượng rất cao, từ 240-270 MeV và điều này có nghĩa là
cần phải có những thiết bị gia tốc hiện đại, rất đắt tiền.
2. Tương tác của bức xạ ion hóa với vật chất
Bức xạ ion hoá khi đi vào vật chất sẽ truyền năng lượng, kích thích và ion
hoá các nguyên phân tử. Kích thích là quá trình nguyên tử hoặc phân tử hấp thụ
năng lượng, chuyển về trạng thái năng lượng mới không bền vững (trạng thái
kích thích) mà không có bất cứ điện tử nào bị bứt ra khỏi nguyên phân tử.
Nguyên tử hoặc phân tử kích thích dễ dàng và nhanh chóng phát xạ năng lượng
đã hấp thụ được dưới dạng photon, bức xạ nhiệt hoặc phản ứng hoá học để trở về
trạng thái ban đầu. Ion hoá là quá trình làm bật điện tử quỹ đạo của nguyên tử
hoặc phân tử, tạo ra một cặp ion: ion âm (hoặc điện tử) và ion dương (phần còn
lại của nguyên tử hoặc phân tử). Năng lượng trung bình để tạo một cặp ion trong
không khí là 30 ± 5eV, trong chất bán dẫn khoảng 3eV.
2.1. Bức xạ hạt
Quá trình mà một nguyên tử trung hòa chuyển thành hạt tích điện âm hoặc
dương được gọi là sự ion hoá. Việc một electron rời khỏi quỹ đạo, nguyên tử sẽ
tích điện dương và tạo thành một cặp ion. Trong trường hợp nguyên tử nhận thêm
electron sẽ trở thành ion âm và nguyên tử mất electron sẽ trở thàng ion dương.
Trong một số trường hợp, một nguyên tử trung hòa nhận thêm electron và nguyên
tử tích điện âm sẽ trở thành ion âm.
Các hạt tích điện, chẳng hạn các electron, proton và hạt β được xem là
những bức xạ ion hoá trực tiếp nếu chúng có năng lượng đủ lớn để gây ra những
va chạm khi thâm nhập vào môi trường vật chất. Năng lượng của hạt tới bị hao
phí tăng dần trên mỗi khoảng cách gây ion hoá trong môi trường. Đôi khi những
electron bị làm bật ra nhận được năng lượng đủ lớn sẽ tham gia tương tác và tạo
ra bức xạ thứ cấp gọi là các tia "delta"- ᵟ. Mặt khác, nếu sự mất năng lượng của
các hạt tới không đủ lớn để làm bật electron ra khỏi nguyên tử nhưng lại tiếp
thêm cho electron năng lượng lên mức cao hơn, quá trình này được gọi là va
chạm kích thích.
Những loại hạt không mang điện, chẳng hạn các neutron và photon cũng là
những bức xạ ion hoá trực tiếp vì khi tương tác chúng giải phóng trực tiếp các hạt
bị ion hoá khỏi vật chất.
2.2. Chùm photon

19