Title Chuong 2. Cac tac dung sinh hoc va su an toan.pdf ✅

C H Ö Ô N G 2 Caùc taùc duïng sinh hoïc vaø söï an toaøn • J. Brian Fowlkes, Ph.D. Christy K. Holland, Ph.D. D AØ N B AØ I ÑAÏI CÖÔNG ÖÙng duïng roäng raõi cuûa sieâu aâm Ñieàu chænh lieàu phaùt sieâu aâm Taêng cöôøng vai troø cuûa ngöôøi laøm sieâu aâm Yeâu caàu thoâng tin cho ngöôøi laøm sieâu aâm CAÙC TAÙC DUÏNG VAÄT LYÙ CUÛA AÂM THANH TAÙC DUÏNG SINH NHIEÄT Sieâu aâm sinh ra nhieät Caùc yeáu toá kieåm soaùt nhieät ñoä cuûa moâ Hoäi tuï trong khoâng gian Caùc ñieåm nhaän xeùt veà thôøi gian Loaïi moâ Taêng nhieät xöông Taêng nhieät moâ meàm Taêng nhieät vaø ñoä an toaøn cuûa sieâu aâm Chæ soá nhieät Caùc kieåu chæ soá nhieät Kieåu moâ ñoàng nhaát (Moâ meàm) Kieåu moâ coù xöông taïi tieâu ñieåm (ÖÙng duïng cho thai) Kieåu moâ vôùi xöông ôû beà maët (ÖÙng duïng xuyeân soï) Chæ soá nhieät öôùc löôïng caùc taùc duïng sinh hoïc Toùm taét veà taùc duïng cuûa nhieät TAÙC DUÏNG TAÏO HANG AÂM Caùc nguoàn coù theå gaây taùc duïng sinh hoïc Hoùa aâm Baèng chöùng taïo hang do caùc duïng cuï taùn soûi Taùc duïng sinh hoïc treân phoåi Chæ soá cô hoïc Khaùi quaùt veà caùc taùc duïng sinh hoïc quan saùt ñöôïc Nhaän xeùt boå sung veà chæ soá cô hoïc Toùm taét veà taùc duïng sinh hoïc cuûa caùc theå khí LIEÀU PHAÙT TIEÂU CHUAÅN BAÛN COÂNG BOÁ VEÀ AN TOAØN CHUNG CUÛA AIUM DÒCH TEÃ HOÏC KIEÅM SOAÙT LIEÀU PHAÙT : ÑIEÀU CHÆNH NUÙT
36 VAÄT LYÙ ÑAÏI CÖÔNG ÖÙng duïng roäng raõi cuûa sieâu aâm Sieâu aâm ñaõ cung caáp moät gia taøi kieán thöùc ñoà soä cho ngaønh chaån ñoaùn y khoa. Raát ít ngöôøi coù theå choái boû söï caàn thieát cuûa kyõ thuaät hình aûnh naøy trong thöïc haønh y khoa, ñaëc bieät veà saûn khoa. Coù theå öôùc löôïng haøng trieäu khaûo saùt sieâu aâm ñöôïc tieán haønh moãi naêm vaø sieâu aâm luoân laø moät trong caùc kyõ thuaät hình aûnh phaùt trieån nhanh nhaát. Söï phaùt trieån naøy coù ñöôïc laø nhôø nhieàu yeáu toá, bao goàm giaù reû, hình aûnh hieån thò töùc thì vaø moät chöøng möïc nhoû hôn laø khoâng coù taùc duïng sinh hoïc roõ reät. Duø tôùi nay, soá löôïng sieâu aâm ñöôïc laøm raát lôùn, vaãn coù raát ít chæ ñònh sieâu aâm chaån ñoaùn gaây ra taùc duïng sinh hoïc treân beänh nhaân hoaëc treân ngöôøi laøm sieâu aâm. Ñieàu chænh lieàu phaùt sieâu aâm Hieän nay, Cô quan quaûn lyù thuoác vaø thöïc phaåm Hoa Kyø (FDA) cho pheùp lieàu phaùt toái ña cuûa maùy sieâu aâm ñöôïc ñaët ôû moät möïc xaùc ñònh ñöôïc qua moät qui trình chöùng thöïc cuûa thò tröôøng ñoøi hoûi caùc maùy töông ñöông veà hieäu quaû nhö caùc loaïi saûn xuaát tröôùc naêm 1976. Vieäc ñieàu chænh theo lòch söû nhö vaäy taïo neân moät ngöôõng an toaøn trong sieâu aâm cho pheùp hoaøn thieän hieäu quaû laâm saøng. Cô cheá treân ñaõ haïn cheá lieàu phaùt sieâu aâm ôû möïc chæ coù theå gaây ra raát ít taùc duïng sinh hoïc roõ reät döïa treân baèng chöùng dòch teã maëc duø cuõng coù moät soá taùc duïng quan saùt thaáy trong caùc nghieân cöùu treân ñoäng vaät. Taêng cöôøng vai troø cuûa ngöôøi laøm sieâu aâm Caùc ñeà xuaát gaàn ñaây lieân quan tôùi lieàu phaùt cuûa caùc maùy sieâu aâm y khoa ñoøi hoûi gia taêng vai troø cuûa ngöôøi laøm sieâu aâm nhaèm haïn cheá khaû naêng gaây haïi sinh hoïc cuûa sieâu aâm. Vì FDA ñaõ ñaët ra lieàu phaùt toái ña vaø vì neáu taêng giôùi haïn lieàu phaùt giuùp sieâu aâm thuaän lôïi hôn (thí duï ngöôøi beänh coù nhieàu môõ döôùi da seõ khoù sieâu aâm hôn), caùc maùy sieâu aâm töông lai coù theå saûn xuaát lieàu cao hôn. Ñieàu ñoù cho thaáy phaûi caân nhaéc giöõa taùc duïng sinh hoïc vaø thuaän lôïi chaån ñoaùn. Yeâu caàu thoâng tin cho ngöôøi thöïc hieän Maëc duø söï löïa choïn kyõ thuaät sieâu aâm hay kyõ thuaät coù phoùng xaï ion hoùa khoâng so saùnh ñöôïc vôùi quyeát ñònh giöõa nguy cô / lôïi ích, söï tin caäy gia taêng leân ngöôøi thöïc hieän trong vieäc xaùc ñònh lieàu phaùt sieâu aâm caàn thieát cho chaån ñoaùn. Vì lyù do ñoù, ngöôøi laøm sieâu aâm phaûi bieát caùc taùc duïng sinh hoïc tieàm taøng trong soùng aâm. Cuõng caàn phaûi giaûi thích cho beänh nhaân an taâm veà tính an toaøn cuûa sieâu aâm. Coäng ñoàng khoa hoïc ñaõ nhaän ñònh moät soá taùc duïng sinh hoïc vaø duø khoâng coù quan heä nhaân quaû naøo, ñieàu ñoù khoâng coù nghóa laø hoaøn toaøn khoâng coù taùc duïng sinh hoïc. Do ñoù, hieåu ñöôïc taùc duïng hoã töông giöõa sieâu aâm vaø caùc boä maùy sinh hoïc laø raát quan troïng. TAÙC DUÏNG VAÄT LYÙ CUÛA AÂM THANH Coù theå chia taùc duïng vaät lyù cuûa aâm thaønh hai nhoùm: sinh nhieät vaø khoâng sinh nhieät. Taùc duïng sinh nhieät naèm trong kinh nghieäm cuûa caùc chuyeân vieân y teá. Nhieät ñoä taêng leân vaø sieâu aâm sinh nhieät khoâng khaùc so vôùi caùc nguoàn nhieät cuïc boä khaùc. Trong tröôøng hôïp naøy, nhieät sinh ra chuû yeáu do söï giaûm thaáu cuûa aâm khi noù lan truyeàn qua moâ. Tuy nhieân, cô cheá “khoâng sinh nhieät” cuõng coù theå sinh ra nhieät. Toàn taïi nhieàu cô cheá khoâng sinh nhieät trong taùc duïng sinh hoïc. Aâm tröôøng coù theå taùc ñoäng nhöõng löïc phoùng xaï (khoâng ion hoùa) leân caùc caáu truùc trong cô theå caû veà ñaïi theå laãn vi theå taïo neân aùp löïc vaø löïc quay. Aùp löïc trung bình theo thôøi gian trong aâm tröôøng khaùc vôùi aùp löïc thuûy tónh cuûa dòch vaø baát cöù vaät naøo naèm beân trong ñeàu chòu söï thay ñoåi aùp löïc. Taùc duïng ñöôïc xem nhö nhoû hôn caùc thöù khaùc vì noù leä thuoäc vaøo moät soá caùc yeáu toá ít coù yù nghóa trong söï hình thaønh aâm tröôøng. Aâm tröôøng cuõng coù theå taïo neân chuyeån ñoäng cuûa dòch. Doøng taïo neân ñöôïc goïi laø luoàng. Moät ñieåm ñaùng quan taâm laø taùc duïng taïo hang aâm. Taïo hang aâm laø taùc ñoäng cuûa aâm tröôøng trong caáu truùc dòch sinh ra nhöõng boùng coù keøm hoaëc khoâng söï taêng giaûm theå tích vaø ngay caû xeïp haún döôùi taùc duïng cuûa aâm tröôøng. Haäu quaû laø nhieät sinh ra, caùc luoàng li ti quanh caùc boùng, löïc phoùng xaï do aâm tröôøng khueách taùn töø caùc boùng hoaëc “theå khí” (ngöôøi ta thöôøng goïi nhö vaäy). Ñaây laø lónh vöïc ñöôïc nghieân cöùu nhieàu trong nhöõng naêm gaàn ñaây. TAÙC DUÏNG SINH NHIEÄT Sieâu aâm sinh ra nhieät Khi sieâu aâm lan truyeàn qua cô theå, naêng löôïng maát
37 daàn do tính giaûm thaáu. Giaûm thaáu laøm giaûm khaû naêng xuyeân thaáu, khoâng taïo ñöôïc hình aûnh cuûa moâ naèm saâu. Khueách taùn laø haäu quaû cuûa soá löôïng soùng ñoåi höôùng khi gaëp phaûi moät moâ treân loä trình xuyeân thaáu. Trong sieâu aâm chaån ñoaùn, moät soá naêng löôïng aâm naøy quay trôû laïi ñaàu doø vaø taïo neân moät tín hieäu (phaûn hoài). Naêng löôïng cuõng maát ñi doïc loä trình xuyeân thaáu do hieän töôïng haáp thu. Haáp thu laø söï chuyeån ñoåi naêng löôïng sieâu aâm thaønh nhieät. Chính nhieät naøy laø cô cheá chính trong taùc duïng sinh hoïc cuûa sieâu aâm Caùc yeáu toá kieåm soaùt nhieät cuûa moâ Toác ñoä taêng nhieät trong moâ bôûi soùng sieâu aâm tuøy thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá, bao goàm söï hoäi tuï trong khoâng gian, taàn soá sieâu aâm, thôøi gian sieâu aâm vaø loaïi moâ. Hoäi tuï trong khoâng gian Caùc heä thoáng sieâu aâm söû duïng nhieàu kyõ thuaät khaùc nhau ñeå laøm taäp trung töùc hoäi tuï naêng löôïng nhaèm caûi thieän chaát löôïng cuûa caùc tín hieäu thu ñöôïc. Vaät lieäu töông töï chính laø kính phoùng ñaïi. Kính thu thaäp taát caû aùnh saùng ñaäp vaøo noù roài taäp trung laïi thaønh moät vuøng nhoû. Trong sieâu aâm vaø aâm hoïc noùi chung, töø cöôøng ñoä duøng ñeå moâ taû söï phaân boá trong khoâng gian cuûa coâng suaát sieâu aâm (naêng löôïng trong moät ñôn vò thôøi gian) trong ñoù cöôøng ñoä = coâng suaát/vuøng vaø vuøng chæ dieän tích caét ngang chuøm soùng. Moät kích thöôùc chuøm soùng khaùc cuõng thöôøng ñöôïc ñeà caäp tôùi laø ñoä roäng chuøm soùng taïi moät vò trí naøo ñoù trong tröôøng aâm. Cuøng moät coâng suaát aâm, neáu taäp trung nhoû hôn seõ laøm cöôøng ñoä taêng hôn. Ngöôøi ta duøng söï hoäi tuï trong maùy sieâu aâm ñeå caûi thieän ñoä phaân giaûi khoâng gian cuûa hình aûnh. Taùc duïng phuï laø taêng khaû naêng taùc duïng sinh hoùa taïo hang vaø sinh nhieät. Chuyeån ñoäng phaân phoái coâng suaát aùnh saùng treân moät vuøng roäng hôn vaø laøm giaûm cöôøng ñoä. Trong hình aûnh hoïc sieâu aâm cuõng vaäy, queùt sieâu aâm qua moâ laøm giaûm cöôøng ñoä trung bình. Doppler phoå vaø sieâu aâm mode M giöõ chuøm soùng coá ñònh (caû hai coi nhö khoâng queùt) vaø nhö vaäy khoâng coù cô hoäi phaân phoái naêng löôïng trong khoâng gian, trong khi ñoù, Doppler maøu, Doppler naêng löôïng vaø sieâu aâm mode B (thöôøng goïi laø sieâu aâm theo thang xaùm) ñoøi hoûi chuøm soùng di chuyeån sang moät vò trí khaùc (queùt) vôùi vaän toác vöøa ñuû ñeå cho hình aûnh theo thôøi gian thöïc töùc hieån thò töùc thì. CAÙC YEÁU TOÁ LAØM TAÊNG NHIEÄT ÑOÄ MOÂ Nhieàu chuøm soùng hoäi tuï hôn ( töùc chuøm soùng heïp) Taàn soá ñaàu doø cao hôn Thôøi gian queùt daøi hôn Caùc kieåu khoâng queùt ( töùc Doppler xung > maøu) Loaïi moâ ñaëc hôn (töùc xöông > moâ meàm) Caùc taùc duïng sinh hoïc vaø söï an toaøn Caùc nhaän xeùt veà thôøi gian Coâng suaát sieâu aâm laø toác ñoä sinh ra naêng löôïng theo thôøi gian. Do ñoù kieåm soaùt ñöôïc caùch phaùt sinh sieâu aâm theo thôøi gian seõ giuùp haïn cheá ñöôïc taùc duïng cuûa noù. Sieâu aâm sinh ra theo töøng hoài hôn laø lieân tuïc. Heä tboáng hình aûnh sieâu aâm döïa treân nguyeân taéc phaùt soùng aâm theo töøng xung moät vaø chôø nhaän laïi phaûn aâm. Chuoãi sieâu aâm xung seõ laäp laïi nhieàu laàn trong moät chuoãi queùt. Ngoaøi ra, sieâu aâm coøn ñöôïc phaùt ra theo daïng soùng lieân tuïc (CW), khoâng bò ngaét quaõng. Cöôøng ñoä ñænh theo thôøi gian töông öùng vôùi cöôøng ñoä lôùn nhaát taïi baát cöù thôøi ñieåm naøo (Hình 2-1). Cöôøng ñoä xung trung bình laø giaù trò trung bình treân toaøn boä chuoãi xung. Trung bình thôøi gian laø trung bình treân quaõng thôøi gian chôø laäp laïi. Yeáu toá phaùt ñöôïc ñònh nghóa laø phaàn traêm thôøi gian coù aâm tröôøng. Yeáu toá phaùt 10% seõ laøm giaûm cöôøng ñoä trung bình theo thôøi gian 10 laàn so vôùi xung trung bình. Ñoù laø yeáu toá coù lieân quan tôùi taùc duïng sinh hoïc sinh nhieät. Khi keát hôïp vôùi phaân giaûi khoâng gian, moät soá töø thöôøng ñöôïc nhaéc tôùi nhö cöôøng ñoä ñænh khoâng gian vaø trung bình thôøi gian, ISPTA, hay cöôøng ñoä trung bình khoâng gian trung bình thôøi gian ISATA. Cuoái cuøng, thôøi gian toaøn dieän phaùt soùng aâm ñeán moät moâ ñaëc bieät naøo ñoù, thôøi gian taùc ñoäng, caøng daøi, nguy cô chòu taùc duïng sinh hoïc caøng lôùn. Chuyeån ñoäng cuûa ñaàu doø khi khaûo saùt seõ laøm giaûm thôøi gian taùc ñoäng trong moät vuøng naøo ñoù cuûa cô theå vaø laøm giaûm khaû naêng chòu taùc duïng sinh hoïc. Do ñoù, sieâu aâm trong thôøi gian ñuû caàn thieát cho chaån ñoaùn laø vieäc laøm ñôn giaûn nhaát ñeå coù theå giaûm taùc haïi. Loaïi moâ Nhieàu thoâng soá vaät lyù vaø sinh hoïc lieân quan tôùi söï
38 VAÄT LYÙ taêng. Haáp thu laø yeáu toá goùp phaàn chính vaøo söï giaûm thaáu trong moâ meàm. Heä soá giaûm thaáu laø ñoä giaûm thaáu trong moät ñôn vò chieàu daøi soùng ñi qua vaø ñöôïc tính theo ñôn vò dB/cm-MHz. Taàn soá taêng laøm taêng ñoä giaûm thaáu. Ñoä giaûm thaáu taêng daàn töø dòch nhö dòch oái, maùu vaø nöôùc tieåu, sang caùc moâ khaùc nhau cho ñeán trò soá cao nhaát laø xöông (Hình 2-2). Moät yeáu toá khaùc laø khaû naêng laøm maùt cuûa cô theå nhôø maùu töôùi. Moâ giaøu maùu nuoâi ñieàu chænh nhieät ñoä hieäu quaû hôn nhôø laøm lan toûa nhieät dö sinh ra do sieâu aâm. Ngoaïi tröø tröôøng hôïp nhieät taêng khu truù quaù nhanh nhö phöông phaùp ñieàu trò baèng nhieät ñoát khoái moâ.1 Töø nhöõng nhaän xeùt treân, hai vuøng caàn quan taâm ñaëc bieät veà hieän töôïng laøm noùng. Thöù nhaát, laø xöông vì ñoä giaûm thaáu cao ñoái vôùi naêng löôïng tôùi. Thöù hai, laø moâ meàm. Ñoái vôùi xöông, löu yù khi sieâu aâm thai, moät soá cô quan voâi hoùa, ñaëc bieät laø khi ño Hình 2-1. Caùc thoâng soá aùp löïc vaø cöôøng ñoä ño ñöôïc trong sieâu aâm y khoa. Caùc bieán soá ñöôïc ñònh nghóa nhö sau : p+ = ñænh aùp löïc döông; p− = ñænh aùp löïc aâm; TP = ñænh thôøi gian; PA = trung bình xung; TA = trung bình thôøi gian ñöôøng kính löôõng ñænh (BPD) hoäp soï. Thai caøng lôùn, xöông thai caøng chöùa nhieàu chaát khoaùng vaø caøng taêng nguy cô sinh nhieät taïi choã. Moät soá vò trí ñaëc bieät cuûa moâ meàm cuõng deã sinh nhieät , cuõng caàn quan taâm trong khaûo saùt saûn phuï khoa. Taêng nhieät xöông. Carstensen vaø cs. keát hôïp keát quaû phaân tích vaø caùc soá lieäu thí nghieäm cuûa nhieät ñoä taêng ôû soï chuoät khi chòu soùng sieâu aâm lieân tuïc, töø ñoù öôùc tính caùc yeáu toá nhieät lieân quan tôùi xöông. Vì xöông coù heä soá haáp thu lôùn, soùng tôùi döôøng nhö bò haáp thu ngay treân beà maët. Ngöôøi ta khaûo saùt nhieät taêng ôû soï chuoät vôùi ñaàu doø 3,6 MHz hoäi tuï chuøm soùng coù ñoä roäng 2,75 mm (Hình 2-3). Cöôøng ñoä trung bình thôøi gian trong vuøng hoäi tuï laø 1,5 W/cm2 . Moät trong hai kieåu (ñöôøng bieåu dieãn cao nhaát) döï ñoaùn giaù trò nhieät taêng 20% so vôùi söï taêng nhieät thöïc söï ño ñöôïc trong thí nghieäm naøy.1 Kieåu lyù thuyeát treân ñöôïc aùp duïng trong töï nhieân.