Chụp cắt lớp vi tính phát xạ đơn (SPECT)

Chụp cắt lớp vi tính phát xạ đơn (Single-Photon Emission Computed Tomography – SPECT) là kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh sử dụng thuốc phóng xạ và máy chụp đặc biệt nhằm tạo ra hình ảnh 3D của các cơ quan trong cơ thể. SPECT được ứng dụng trong chẩn đoán các bệnh lí về tim mạch, não và xương.

Thành phần

Hệ thống SPECT bao gồm 1–4 máy chụp (camera) chuyên dụng có thể phát hiện bức xạ gamma phát ra từ thuốc phóng xạ được tiêm vào cơ thể người bệnh. Các camera xoay quanh bệnh nhân nhờ vào khung quay nhằm thu nhận hình ảnh từ nhiều góc độ.

Một số máy SPECT có thể kết hợp với một máy chụp cắt lớp vi tính khác để tạo thành hệ thống chẩn đoán hình ảnh lai được gọi là SPECT-CT. Hệ thống này cải thiện chất lượng hình ảnh nhờ vào khả năng hiệu chỉnh những tín hiệu phóng xạ bị suy yếu khi đi qua các mô có mật độ khác nhau như xương, cơ, mỡ… cũng như định vị chính xác vị trí chất phóng xạ tập trung.

Đầu dò của camera có gắn thiết bị lọc nhằm giữ lại những tia phóng xạ có phương song song với đầu dò cũng như loại bỏ các tia lệch phương, nhờ đó giảm độ nhiễu của hình ảnh.

Nguyên lí

Kĩ thuật SPECT hoạt động dựa vào chất đánh dấu phóng xạ với hai thành phần sau:

• Đồng vị phóng xạ: phát tín hiệu phóng xạ được ghi nhận bằng camera
• Phân tử sinh học: liên kết đặc hiệu với mô cần chẩn đoán nhằm định vị tín hiệu phóng xạ

Đồng vị phóng xạ

Các nguyên tố cấu thành vật chất có thành phần chính gồm neutron (không mang điện tích), proton (mang điện tích dương) và electron (mang điện tích âm). Các đồng vị của một nguyên tố có cùng số proton nhưng có thể giống hoặc khác nhau về số neutron. Trong đó, những đồng vị mất cân bằng về tỉ lệ neutron/proton có thể tự biến đổi thông qua hiện tượng phân rã phóng xạ nhằm trở nên ổn định hơn.

Mỗi dạng phân rã phóng xạ giải phóng các loại năng lượng khác nhau như:

• Phân rã alpha: giải phóng 2 hạt neutron và 2 hạt proton.
• Phân rã beta: biến đổi 1 hạt neutron thành proton, giải phóng 1 electron.
• Phân rã gamma: diễn ra sau phân rã alpha và beta, giải phóng năng lượng dưới dạng photon.

Các đồng vị phóng xạ phổ biến bao gồm technetium-99m (Tc), iodine-123, và thallium-201. Bác sĩ lựa chọn thuốc phóng xạ tuỳ vào mục đích chẩn đoán và rủi ro đối với bệnh nhân. Chẳng hạn, Tc có chu kỳ bán rã là 6 giờ và khả năng phát xạ gamma mạnh nên không tồn tại lâu trong cơ thể, do đó người ta có thể sử dụng chất này với liều cao nhằm tạo ra hình ảnh rõ nét nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho bệnh nhân. Mặt khác, iodine-123 có chu kỳ bán rã lâu hơn, do đó tín hiệu bức xạ tại cơ quan mục tiêu hiển thị rõ hơn so với tín hiệu nền. Tuy nhiên, iodine-123 có thể làm tăng nguy cơ phơi nhiễm phóng xạ đối với người bệnh.

Phân tử sinh học

Phân tử sinh học giữ vai trò vận chuyển đồng vị phóng xạ vào các mô đích. Thuốc phóng xạ Tc thường được gắn với hexamethylpropyleneamine oxime (HMPAO)—phân tử có khả năng vượt qua hàng rào máu não và được mô não hấp thu. Mức độ hấp thụ HMPAO tỉ lệ thuận với hoạt động trao đổi chất của tế bào não, giúp bác sĩ phát hiện những vùng não bình thường về mặt cấu trúc nhưng có hoạt động chuyển hoá bất thường.

Trong trường hợp chẩn đoán các bệnh tim mạch, Tc được gắn với 6 methoxyisobutylisonitrile (MIBI) tạo thành chất đánh dấu sestamibi. Chất này có khả năng tan trong lipid nên có thể đi xuyên qua màng mao mạch cơ tim, đưa Tc vào trong tế bào cơ tim. Mức độ hấp thu sestamibi tỉ lệ thuận với lưu lượng máu đi đến vùng cơ tim, nhờ đó bác sĩ có thể đánh giá những bất thường trong hoạt động tưới máu (quá trình tim vận chuyển máu qua mạch đến các mô và cơ quan khác trong cơ thể).

Qui trình thực hiện

Trước khi xét nghiệm

Bệnh nhân trước khi chụp cắt lớp vi tính phát xạ đơn cần thực hiện một số chỉ định sau:

• Không sử dụng thực phẩm chứa caffeine trong 12 giờ trước xét nghiệm để giảm ảnh hưởng đến lưu lượng máu não.
• Không dùng thuốc dipyridamole và các chất ức chế phosphodiesterase-3 khác trong 48 giờ trước xét nghiệm nhằm hạn chế nguy cơ giảm huyết áp.

Ngoài ra, bác sĩ có thể đưa ra một số dặn dò khác tuỳ vào sức khoẻ của người bệnh.

Trong khi xét nghiệm

Vào ngày xét nghiệm, đầu tiên bác sĩ tiêm chất đánh dấu phóng xạ cho bệnh nhân. Trong một số trường hợp, người bệnh cần được tiêm chất đánh dấu trước vài ngày. Sau đó, bệnh nhân cần nghỉ ngơi trong 15–90 phút để các mô có thể hấp thụ thuốc phóng xạ. Bác sĩ có thể chỉ định thuốc kích thích tim như atropine đối với người bệnh làm xét nghiệm tim mạch.

Sau khi bệnh nhân di chuyển đến máy chụp SPECT và điều chỉnh tư thế phù hợp, các camera sẽ xoay quanh bệnh nhân để chụp từng lát ảnh phẳng với mỗi góc cách nhau khoảng 3–6 độ. Người ta xử lý bộ ảnh này bằng máy tính, qua đó tạo ra hình ảnh 3D của cơ quan được chụp. Những vùng mô hoạt động mạnh có khả năng hấp thụ chất đánh dấu phóng xạ tốt hơn. Chẳng hạn, thuốc phóng xạ tập trung tại vùng não gây động kinh, khi đó vị trí có màu sắc đậm hơn trên phim chụp.

Quy trình chụp có thể khác nhau tuỳ vào mục đích xét nghiệm như sau:

• Chụp não: một lần chụp
• Chụp tim: chụp khi bệnh nhân đang nghỉ ngơi, sau vận động hoặc sau tiêm thuốc kích thích tim

Quá trình chụp thường kéo dài khoảng 30 phút hoặc lâu hơn nếu bác sĩ yêu cầu chụp thêm ảnh tại các vùng khác.

Sau khi xét nghiệm

Các chất đánh dấu phóng xạ có thể đào thải khỏi cơ thể qua nước tiểu trong vài giờ sau xét nghiệm. Bác sĩ thường dặn dò bệnh nhân uống nhiều nước nhằm đẩy nhanh quá trình này. Phần thuốc còn lại trong cơ thể có thể phân rã trong vài ngày tiếp theo.

Tác dụng phụ

Người bệnh thường phản ứng với thuốc giãn mạch hoặc một số loại thuốc khác trong xét nghiệm, dẫn đến các triệu chứng sau:

• Cơ thể đỏ bừng
• Nhức đầu
• Khó chịu đường tiêu hóa
• Chóng mặt
• Hạ huyết áp
• Loạn nhịp tim
• Tức ngực
• Nghẽn nhĩ thất

Trường hợp dị ứng với chất đánh dấu phóng xạ hiếm gặp hơn nhưng vẫn có thể xảy ra. Người bệnh chỉ thường xuất hiện triệu chứng chảy máu, đau, sưng tại vị trí tiêm.

Ứng dụng

Não

Kỹ thuật SPECT tạo ra bản đồ 3D chi tiết về hoạt động lưu lượng máu trong não, qua đó bác sĩ có thể phát hiện những vùng não bị ảnh hưởng bởi một số bệnh lý như:

• Tắc nghẽn mạch máu
• Co giật, động kinh
• Viêm não
• Bệnh về mạch máu não
• Co thắt mạch máu sau xuất huyết dưới nhện
• Parkinson và các chứng sa sút trí tuệ khác
• Chấn thương sọ não
• Đột quỵ
• Khối u não
• Chết não

Tim mạch

Các vấn đề tim mạch có thể được chẩn đoán bằng phương pháp SPECT bao gồm:

• Tắc nghẽn động mạch vành
• Tuần hoàn kém
• Mô sẹo liên quan đến suy tim
• Xơ vữa động mạch

Xương

Kỹ thuật SPECT cho thấy những vùng tổn thương xương nhỏ khó phát hiện bằng các phương pháp chẩn đoán hình ảnh thông thường. Ngoài ra, bác sĩ có thể ứng dụng SPECT nhằm chẩn đoán và theo dõi nhiễm trùng xương, khối u di căn xương và xác định vị trí sinh thiết xương.

Ưu điểm và nhược điểm

Phương pháp SPECT an toàn đối với những bệnh nhân đang sử dụng thiết bị điện tử cấy ghép trong tim. SPECT có thể phát hiện những vấn đề mà các kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh khác không thể nhận ra, qua đó hỗ trợ bác sĩ đánh giá mức độ hoạt động và chức năng của các cơ quan trong cơ thể với độ chính xác cao. Tuy nhiên, bác sĩ khó xác định vị trí xảy ra những bất thường nhỏ về chuyển hóa nếu không kết hợp chụp SPECT với CT nhằm tạo ra hình ảnh giải phẫu tương ứng.

Lời kết

Tóm lại, SPECT là phương pháp chẩn đoán hình ảnh hiện đại, an toàn, hiệu quả, và mang lại nhiều thông tin quan trọng về hoạt động chức năng của các cơ quan nội tạng. Kỹ thuật này hoạt động dựa trên hiện tượng phân rã phóng xạ gamma của các đồng vị phóng xạ được gắn với phân tử liên kết sinh học. Hiện nay người ta tiếp tục cải tiến các thiết bị phần cứng cũng như phần mềm phân tích kết quả nhằm tăng độ chính xác của hình ảnh chẩn đoán.