Luận văn đánh giá an toàn che chắn trong phòng x quang chẩn đoán bằng chương trình mcnp

1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT T T DANH MỤC HÌNH VẼ T 7T DANH MỤC CÁC BẢNG T 7T Chương TỔNG QUAN 10 T 7T 1.1 T T Tổng quan tia X máy phát tia X 10 T 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 Tính chất tia X 10 Tương tác tia X với vật chất 12 Ứng dụng tia X y học 18 Phân loại máy X quang 19 Cấu tạo ống phát tia X 20 Nguyên lý hoạt động ống phát tia X 24 Các thông số kỹ thuật 26 7T 7T T 7T 7T T 7T T 7T T 7T T 7T T 7T 1.2 T 7T 7T T T 7T 7T T 7T T 7T T 7T T 7T T 7T T Tổng quan chương trình MCNP 27 7T T 1.2.1 Lịch sử chương trình MCNP 27 1.2.2 Cấu trúc chương trình MCNP 29 1.2.3 Độ xác kết nhân tố ảnh hưởng 33 T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T T T T Chương AN TỒN CHE CHẮN TRONG PHỊNG X-QUANG CHẨN ĐOÁN Y TẾ 35 T 7T 7T 7T 2.1 2.2 Nhu cầu che chắn phòng X quang 35 Ảnh hưởng xạ 36 T T 7T T T 7T T T 2.2.1 Tổn thương mức phân tử 36 2.2.2 Tổn thương mức tế bào 36 2.2.3 Tổn thương mức thể 36 T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T 2.3 T T T T T Ý nghĩa mục đích việc che chắn 37 7T T 2.3.1 Đối với nhân viên xạ 37 2.3.2 Đối với môi trường xung quanh 38 2.3.3 Đối với bệnh nhân 38 T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T 2.4 T T Các tiêu chuẩn an toàn xạ 39 T 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 Lịch sử xây dựng tiêu chuẩn an toàn xạ giới 39 Các khuyến cáo an toàn xạ ICRP 39 Các tiêu chuẩn an toàn xạ IAEA 41 Giới hạn liều 42 An toàn che chắn 43 7T 7T T 7T 7T T 7T T 7T T 7T 2.5 T T 7T 7T T T T T T 7T 7T 7T T 7T 7T An toàn xạ sở y tế Việt Nam 45 7T T 2.5.1 Các văn pháp lý an toàn xạ Việt Nam 45 2.5.2 Các dẫn liều chiếu, chụp X quang chẩn đoán 47 T 7T 7T T 7T 7T T T 2.5.3 Các giới hạn liều chiếu xạ nghề nghiệp chiếu xạ dân chúng 48 T 7T 7T T Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 T 7T 7T T 3.1 Thông số phòng máy X quang thường quy bệnh viện Nguyễn Trãi 50 3.2 Kết 52 T T T 7T T T 7T 7T 3.2.1 Khảo sát thực nghiệm đo suất liều bệnh viện Nguyễn Trãi 52 3.2.2 Kết tính tốn suất liều chương trình MCNP điểm khảo sát thực nghiệm 53 3.2.3 Mô suất liều số điểm từ chùm tia X sơ cấp theo khoảng cách so với tâm phát 56 3.2.4 Kết suất liều số điểm ngồi phịng X quang có chiều cao với nguồn phát, cách tường cm 57 3.2.5 Kết suất liều số điểm ngồi phịng X quang trần phòng sàn 67 3.2.6 Mô phân bố suất liều phịng chụp giảm kích thước phòng 70 3.2.7 Ảnh hưởng tán xạ 75 3.2.8 Tiết kiệm chi phí xây dựng 79 T 7T 7T T 7T 7T T 7T T 7T 7T T 7T 7T T T T 7T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T T T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 88 T T T T 7T 7T DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT IAEA International Atomic Energy Agency ICRP International Commission on Radiological Protection ICRU The International Commission on Radiation Units and Measurements 10T MCNP Monte Carlo N-Particle TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam DANH MỤC HÌNH VẼ Thứ tự Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Phổ sóng điện từ 10 Hình 1.2 Tán xạ Rayleigh 12 Hình 1.3 Tán xạ Compton 13 Hình 1.4 Hấp thụ quang điện 14 Hình 1.5 Quá trình tạo cặp 15 Hình 1.6 Hệ số hấp thụ khối mơ mềm 17 Hình 1.7 Sự suy giảm lượng xạ truyền qua lớp hấp thụ nửa 18 Hình 1.8 Cấu tạo ống phát tia X 20 Hình 1.9 Cấu tạo cathode ống phát tia X 21 Hình 1.10 Hình dạng anode xoay 22 Hình 1.11 Hình 1.12 Diện tích bao phủ vùng tia X diện tích vùng tiêu điểm hiệu dụng thay đổi theo góc vát Mối quan hệ dòng nung, nguồn cao ống phát dịng ống 23 25 Hình 2.1 Mơ hình phịng X quang 44 Hình 2.2 Mặt cắt ngang mơ hình phịng X quang 45 Hình 3.1 Mặt cắt ngang phịng X quang bệnh viện Nguyễn Trãi 51 Hình 3.2 Máy X quang sử dụng bệnh viện Nguyễn Trãi 51 Hình 3.3 Mặt cắt ngang ống phát tia X sử dụng bệnh viện Nguyễn Trãi 52 Hình 3.4 Phòng chụp X quang thường quy bệnh viện Nguyễn Trãi 54 Hình 3.5 Tường trần phịng mơ chương trình MCNP 54 Hình 3.6 Hình 3.7 Mơ 2D ống phát tia X hệ thống collimator MCNP5 Mơ 3D anode chương trình MCNP 54 55 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Phân bố suất liều theo khoảng cách so với tâm phát Vị trí điểm khảo sát ngồi phịng X quang độ cao z = 185, 625cm Phân bố suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp với hành lang Phân bố suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp với bãi đậu xe Phân bố suất liều ngồi phịng tiếp giáp với phịng kỹ thuật viên Phân bố suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba 57 58 60 62 64 66 Vị trí điểm khảo sát ngồi phịng X quang độ Hình 3.14 cao z = 349cm z = 368cm (trần phòng), z = 1cm z = −18cm (sàn phòng) 67 DANH MỤC CÁC BẢNG Thứ tự Tên bảng Trang Bảng 1.1 Các Tally dùng để tính tốn 33 Bảng 2.1 Giới hạn liều chiếu khuyến cáo ICRP 43 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Liều khuyến cáo cho phim chụp X quang quy ước bệnh nhân (TCVN 6561:1999) Liều khuyến cáo chụp, chiếu X quang qui ước cho lần chụp phim Kết thực nghiệm đo suất liều theo khoảng cách Kết chương trình MCNP điểm khảo sát thực nghiệm Kết suất liều so với khoảng cách tâm phát Kết suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp với hành lang Kết suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp với bãi đậu xe Kết suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp với phịng kỹ thuật viên Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba Kết suất liều ngồi phịng trần phịng sàn phòng Kết suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp hàng lang giảm kích thước phịng Kết suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp bãi đậu xe giảm kích thước phịng Kết suất liều ngồi phịng mặt tiếp giáp phịng kỹ thuật viên giảm kích thước phòng 47 48 53 55 56 59 61 63 65 68-69 70-71 72 73 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp phòng X quang Toshiba giảm kích thước phịng Kết suất liều số điểm khơng có tường che chắn Kết suất liều số điểm thay mm lót tường mm barit Kết suất liều thay đổi bề dày barit cho phù hợp với thực tế T 74-75 75-78 80-83 97-99 MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực y tế nói riêng, máy X quang giữ vai trị quan trong chẩn đoán điều trị Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng việc xác định bệnh lý xương, giúp ích tìm bệnh phần mềm Một vài ví dụ khảo sát ngực, dùng để chẩn đoán bệnh phổi viêm phổi, ung thư phổi hay phù nề phổi, khảo sát vùng bụng, phát tắc ruột, tắc thực quản, tràn khí thủng ruột, tràn dịch khoang bụng Máy X quang sử dụng cách rộng rãi phổ biến khắp nước, bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương Chính việc sử dụng rộng rãi nên vấn đề lớn đặt đảm bảo an toàn xây dựng phòng chụp X quang Về thực trạng sử dụng máy X quang chẩn đoán y tế thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1996 đến có gần khoảng 504 sở xạ thuộc y tế khoảng 900 thiết bị X quang chẩn đốn hình ảnh CT Scanner, X quang thường quy, X quang di động, X quang chụp nha Thống kê trung bình năm 2009-2010 [6] cho thấy có đến 53% phòng X quang tuân thủ theo quy định kích thước phịng phải cấp giấy phép Đặc biệt 100% phịng máy X quang chụp nha khơng tn thủ kích thước phịng theo quy định Một nhiều nguyên nhân việc nhiều phòng X quang xây dựng theo tiêu chuẩn cũ, khơng cịn thích hợp với thiết bị chẩn đốn X quang đại dạng kỹ thuật số với liều lượng xạ phát khơng cao, kích thước phịng nhà sản xuất cung cấp khơng khớp với kích thước phịng theo TCVN, ngồi tiêu chuẩn kích thước cho loại X quang thay đổi nhiều từ năm qua năm mà khơng có sở khoa học rõ ràng kèm theo Điều gây khó khăn cho quan có thẩm quyền việc cấp phép hoạt động cho sở X quang Thực tế đặt nhu cầu cần phải tính tốn lại diện tích phịng X quang cho phù hợp với thiết bị cho vừa đảm bảo an toàn xạ vừa giảm chi phí đầu tư sở vật chất Với nhu cầu thiết yếu việc tính tốn bề dày che chắn cho đảm bảo an toàn xạ, tiết kiệm chi phí diện tích cho phịng X quang chẩn đoán cần thiết Trong thực tế khơng có điều kiện để đo đạc thực nghiệm mơ biện pháp hữu hiệu có kết đáng tin cậy Chương trình mô Monte Carlo MCNP sử dụng để mô ống phát tia X vật liệu che chắn xung quanh, tính tốn suất liều vị trí xung quanh ống phát tia X ngồi phịng, từ đánh giá an tồn xạ xung quanh khu vực khảo sát Với ý nghĩa trên, luận văn bao gồm ba chương sau: Chương 1: Tổng quan, chương trình bày tổng quan tia X, máy phát tia X tổng quan chương trình MCNP Chương 2: An tồn che chắn phịng X quang chẩn đốn y tế Trình bày hiệu ứng sinh học, tổn thương xạ ion hóa, giới hạn liều chiếu xạ, tiêu chuẩn an toàn xạ giới, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6561:1999 “An tồn xạ ion hóa sở X quang y tế”, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6866:2001 “An toàn xạ - Giới hạn liều chiếu nhân viên xạ dân chúng” Đồng thời trình bày mục đích ý nghĩa việc che chắn Chương 3: Kết thảo luận Trình bày việc xây dựng mơ hình phịng máy X quang chương trình MCNP5, chuẩn hóa chương trình kết đo đạc thực nghiệm Ứng dụng chương trình MCNP5 để tính tốn suất liều vị trí xung quanh ống phát tia X ngồi phịng, từ đánh giá an tồn xạ xung quanh khu vực khảo sát Đồng thời tính tốn suất liều giảm kích thước phịng, xem xét ảnh hưởng tán xạ đến kết thay vật liệu để tiết kiệm chi phí xây dựng 10 Chương TỔNG QUAN Tổng quan tia X máy phát tia X 1.1 1.1.1 Tính chất tia X Tối ngày tháng 11 năm 1895, sau rời phịng thí nghiệm qng, sực nhớ quên chưa ngắt cầu dao điện cao dẫn vào ống tia catod, Wilhelm Conrad Roentgen quay lại phòng nhận thấy vệt sáng màu xanh lục bàn phịng tối om Với đầu óc nhạy bén, đầy kinh nghiệm nhà vật lí học, việc lôi ông sau 49 ngày liên tục miệt mài nghiên cứu, ơng tìm tính chất thứ tia bí mật mà ơng tạm đặt tên tia X mang lại cho ông giải Nobel vật lý vào năm 1901 [14] Một số đặc tính tia X: Tia X hay tia Roentgen, xạ điện từ có bước sóng khoảng từ 0,01 nm đến 10 nm, tương ứng với dãy tần số khoảng từ 30 PHz đến 30 EHz (1PHz = 1015Hz, 1EHz=1018Hz) lượng từ 120 eV đến 120 keV Ta so sánh P P P P bước sóng tia X dãy sóng điện từ sau đây: Hình 1.1 Phổ sóng điện từ Tính truyền thẳng đâm xuyên: tính chất bật tia X, tia X truyền thẳng theo hướng có khả xuyên qua vật chất, qua thể người, dễ dàng qua vật khơng suốt gỗ, giấy, vải, mô mềm thịt, da 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Võ Thị Thùy Dung (2012), Khảo sát phân bố suất liều xung quanh phịng X quang chẩn đốn y tế chương trình MCNP, Luận văn thạc sỹ, Trường Đại học Sư Phạm, Tp.HCM PGS.TS Ngô Quang Huy (2004), An tồn xạ ion hóa, Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật Nguyễn Thị Trúc Linh (2012), Nghiên cứu vật liệu che chắn phòng X quang chẩn đốn chương trình MCNP, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Trương Thị Hồng Loan (2005), Phương pháp Monte-Carlo, Chuyên đề luận án, Trường ĐHKHTN Tp.HCM Đặng Nguyên Phương (2012), Hướng dẫn sử dụng MCNP cho hệ điều hành Windows, Tài liệu lưu hành nội bộ, Trường ĐHKHTN Tp.HCM Sở Khoa học Công nghệ Tp.HCM (2001), Tổng hợp kết khảo sát kích thước phịng X-quang 2009-2010, Tài liệu nội bộ, Sở Khoa học Công nghệ Tp.HCM Châu Văn Tạo (2004), An tồn xạ ion hóa, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh TCVN 6561:1999 (1999), An toàn xạ ion hóa sở X quang y tế, Viện Năng lượng Hạt nhân biên soạn, Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường ban hành Nguyễn Thanh Vương (2011), Nghiên cứu ứng dụng vật liệu che chắn phịng X quang chẩn đốn y tế, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Tiếng Anh 10 J Kenneth Shultis and Richard E Faw (2005), An introduction to the MCNP code 87 11 X-5 Monte Carlo Team (2003), MCNP- A General Monte Carlo NPartical Transport Code, Verson – LosAlamos, LA – CP-03-0245 Website 12 http://www.tailieu.vn/ 13 http://www.thietbiysinh.com.vn/ 14 http://www.wikipedia.org 15 http://botbarite.com/site/vat-lieu-atbx/bot-barite-baso4-che-chan7T atbxp110904.html 7T 88 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: CÁC ẤN PHẨM VỀ AN TỒN VÀ KIỂM SỐT BỨC XẠ VIỆT NAM Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 1638-75 có hiệu lực từ ngày 1/1/1975 “Ký hiệu hình vẽ sơ đồ điện dị xạ ion hóa” Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 3727-82 “Chất thải phóng xạ bán phóng xạ, tẩy xạ, sol khí phóng xạ - Thuật ngữ định nghĩa” Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4397-87 có hiệu lực từ ngày 1/1/1988 “Quy phạm An tồn xạ ion hóa” Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4498-88 có hiệu lực từ ngày 1/1/1989 “Phương tiện bảo vệ tập thể chống ion hóa – Yêu cầu kỹ thuật” Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4985-89 có hiệu lực từ ngày 1/7/1990 “Quy phạm vận chuyển An tồn chất phóng xạ” Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 5134-90 “An toàn xạ - Thuật ngữ định nghĩa” “Pháp lệnh An tồn kiểm sốt xạ” Ủy ban Thường vụ Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam thông qua ngày 25/6/1996, chủ tịch nước CHXHCN Việt Nam ký sắc lệnh công bố số 50L/CTN ngày 3/7/1996 có hiệu lực từ ngày 1/1/1997 “Nghị định Chính phủ quy định chi tiết thi hành Pháp lệnh An tồn kiểm sốt xạ”, số 50/1998/NĐ-CP ban hành ngày 16/7/1998 “Nghị định Chính phủ xử phạt vi phạm hành lĩnh vực An tồn kiểm sốt xạ”, số 19/2001/NĐ-CP, ngày 15/11/2001 10 “Thông tư liên tịch Hướng dẫn việc thực an toàn xạ y tế”, số 2237/1999/TTLL/BKCNMT-BYT, ngày 28/12/1999 Bộ Khoa học, Công nghệ Môi trường Bộ Y tế 11 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6561:1999 “An toàn xạ ion hóa sở X quang y tế” 89 12 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6853:2001 (ISO 2919:1999) “An tồn xạ – Nguồn phóng xạ kín – Yêu cầu chung phân loại” 13 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6854:2001 (ISO 8690:1988) “An toàn xạ – Tẩy xạ cho bề mặt bị nhiễm xạ – Phương pháp thử nghiệm đánh giá tính dễ tẩy xạ” 14 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001 “An toàn xạ - Giới hạn liều chiếu nhân viên xạ dân chúng” 15 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6867:2001 “An toàn xạ - Vận chuyển an tồn chất phóng xạ Phần 1: Quy định chung” 16 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6868:2001 “An toàn xạ - Quản lý chất thải phóng xạ - Phân loại chất thải phóng xạ” 17 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6869:2001 “An toàn xạ - Chiếu xạ y tế Quy định chung” 18 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6870:2001 “An toàn xạ - Miễn trừ khai báo, đăng ký xin giấy phép an toàn xạ” 19 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6892:2001 (ISO 11938:1997) “An toàn xạ - Bức xạ gamma tia X – Liều kế bỏ túi kiểu tụ điện đọc gián tiếp trực tiếp” 20 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7707:2002 (ISO 1757:1996) “An toàn xạ Liều kế phim dùng cho cá nhân” 21 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7078:2002 (ISO 7503-1:1988) “An toàn xạ -Đánh giá nhiễm xạ bề mặt” 22 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7173:2002 (ISO 9271:1992) “An toàn xạ Tẩy rửa bền mặt bị nhiễm xạ - Thử nghiệm tác nhân tẩy xạ vải” 23 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7174:2002 (ISO 12794:2000) “Năng lượng hạt nhân – An toàn xạ - Liều kế nhiệt phát quang dùng cho cá nhân để đo liều xạ đầu chi mắt” 90 24 Quyết định Bổ trưởng Bộ Y tế số 3733/2002/QĐ-BYT ngày 10/10/2002 việc ban hành 21 tiêu chuẩn vệ sinh lao động, nguyên tắc thông số vệ sinh lao động 25 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7247:2003 (CODEX STAN 106-1983) “Thực phẩm chiếu xạ - Yêu cầu chung”, 26 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7248:2003 (ISO 15554:1998) “Tiêu chuẩn thực hành đo liều áp dụng cho thiết bị chiếu xạ gamma dùng để xử lý thực phẩm” 27 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7249:2003 (ISO 15562:1998) “Tiêu chuẩn thực hành đo liều áp dụng cho thiết bị chùm tia electron xạ hãm (Bremsstrahlung) dùng để xử lý thực phẩm” 28 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7250:2003 (CAC/RCP 19-1979, Rev 1983) “Quy phạm vận hành thiết bị chiếu xạ xử lý thực phẩm” PHỤ LỤC 2: INPUT FILE C Dinh nghia nguon 10 -19.7 (-96 97 -98) imp:p,e=1 $ anode hop kim vonfram-reni 12 -2.7 (-94 95 67 -68 69 -70) imp:p,e=1 $ Tam loc nhom 13 -11.34 (-88 89 67 -68 69 -70) (90: -91: 92: -93) imp:p,e=1 $ Lop chi duoi day 2mm 14 -11.34 (-82 83 67 -68 69 -70) (84: -85: 86: -87) imp:p,e=1 $ Lop chi giua day 2mm 15 -11.34 (-65 81 67 -68 69 -70) (71: -72: -73: 74) imp:p,e=1 $ Lop chi tren cung day 3mm 16 -0.001205 (-57 -58 59) imp:p,e=1 $ Khong thay thep cua ong phat 17 -7.86 (-79 59 -80)#25#16 imp:p,e=1 $ Cua thep 18 -0.001205 (60 -66 -75 76 77 -78 ) imp:p,e=1 $ Khong dau duoi collimator 19 -0.001205 (-59 65 -71 72 73 -74) imp:p,e=1 $ Khong dau tren collimator 91 20 -7.86 (-59 60 61 -62 63 -64) (65: -66: -67: 68: -69: 70)#18#19 imp:p,e=1 $ Vo collimator 25 -1.25 (-56 57 -58) imp:p,e=1 $ Cua nhua 30 -19.7 -55 imp:p,e=1 $ Anode hinh not cut 35 (46 -47 -48)#30#10 imp:p,e=1 $ Chan khong thuy tinh ong 40 -2.23 (43 -44 -45) (-46: 47: 48) imp:p,e=1 $ Thuy tinh ong 45 -7.86 (49 -50 -51) (-52: 53: 54)#25#17 imp:p,e=1 50 -6.22 (-36 37 38 -39 40 -41) imp:p,e=1 $ Boc thep $ Kinh chi 51 -0.001205 (-36 37 -21 40 -41)# 50 imp:p,e=1 $KK kinh chi 60 -0.001205 (31 -21 -32 33 -28) imp:p,e=1 $KK cua phu 70 -11.34 (34 -35 -32 33 -28) imp:p,e=1 $ chi cua phu 80 -7.86 (3 -31 -32 33 -28)#70 imp:p,e=1 $ Thep cua phu 90 -0.001205 (25 -19 -26 27 -28) imp:p,e=1 $KK cua chinh 100 -11.34 (29 -30 -26 27 -28) imp:p,e=1 $ chi cua chinh 110 -7.86 (1 -25 -26 27 -28)#100 imp:p,e=1 $ Thep cua chinh 120 -1.60 (1:-2:3:-4:-5:6) (-7 -9 10 11 -12)#90& #100#110#60#70#80#50#51#145#146 imp:p,e=1 $Gach rong 130 -11.34 (7: -8: 9: -10 :-11 :12) (-13 14 -15 16 17 -18)& #90#60#50#51 imp:p,e=1 $Chi lot tuong 140 -1.60 (13: -14: 15: -16 : -17: 18) (-19 20 -21 22 23 -24)& #90#60#50#51 imp:p,e=1 $Gach rong 145 10 -2.3 (-1 -3 -12) imp:p,e=1 146 10 -2.3 (-1 -3 18 -24) imp:p,e=1 150 -0.001205 (-1 -3 -6)#35#40#45#30 & #25#20#18 #19#17#16#15#14#13#12#10 imp:p,e=1 $ KK phong 160 -0.001205 -42 (19:-20:21:-22:-23:24) imp:p,e=1 $ KK ngoai phong 170 42 imp:p,e=0 $ Chan khong 92 C **********Dinh nghia mat************* C ******Gach rong va chi*********** PX 200 PX -200 PY 260 PY -260 PZ PZ 350 PX 208.4 PX -208.4 PY 268.4 10 PY -268.4 11 PZ -8.4 12 PZ 358.4 13 PX 208.6 14 PX -208.6 15 PY 268.6 16 PY -268.6 17 PZ -8.6 18 PZ 358.6 19 PX 217 20 PX -217 21 PY 277 22 PY -277 23 PZ -17 24 PZ 367 C *********cua chinh************* 25 PX 204.5 26 PY 200 93 27 PY 35 28 PZ 220 29 PX 202.15 $chi cua mat sau 30 PX 202.35 $ chi cua mat truoc C *************cua phu************ 31 PY 264.5 32 PX 186 33 PX 102 34 PY 262.15 35 PY 262.35 C *************kinh chi************ 36 PX -38 37 PX -72 38 PY 268 39 PY 269 40 PZ 105 41 PZ 140 C **********chan khong*********** 42 SO 1000 C *********thuy tinh ong************ 43 PY 44 PY 26 45 C/Y -93 189 5.5 46 PY 6.2 47 PY 25.8 48 C/Y -93 189 5.3 C ***********boc thep ngoai cung********* 49 PY -8 50 PY 40 94 51 C/Y -93 189 52 PY -7.8 53 PY 39.8 54 C/Y -93 189 6.8 C **********anode************ 55 TRC -93 16 189 -0.4783 2.25 4.5 C **********cua nhua************ 56 PZ 182.5 57 PZ 182 58 C/Z -93 16 2.0635 C *************Vo collimator************** 59 PZ 180.5 $ Tren (1) 60 PZ 163 $ Cao 17.5cm duoi (1) 61 PY 62 PY 27 $ Rong 22 cm 63 PX -108 64 PX -78 $ Dai 30 65 PZ 180.4 $ Tren (2) 66 PZ 163.1 $ duoi (2) 67 PY 5.1 68 PY 26.9 69 PX -107.9 70 PX -78.1 C ************Khong dau tren va duoi collimator*********** 71 PY 18.0635 72 PY 13.9365 73 PX -95.0635 74 PX -90.9365 75 PY 19.0625 95 76 PY 12.9375 77 PX -96.0625 78 PX -89.9375 C **************Cua thep cua ong phat tia X********** 79 PZ 182.5 80 C/Z -93 16 4.5635 C ********Cac lop chi collimator va tam loc Al********* 81 PZ 180.1 $ Chi tren , rong bang cua dau tren 82 PZ 167.8 $ Lop chi giua 83 PZ 167.6 $ day 2mm 84 PX -90.5145 85 PX -95.4855 $ be rong 4.971cm 86 PY 18.4855 87 PY 13.5145 88 PZ 164.4 $ Chi duoi 89 PZ 164.2 $ day 2mm 90 PX -90.114 91 PX -95.886 $ be rong 5.772 92 PY 18.886 93 PY 13.114 94 PZ 178.9 95 PZ 178.88 C **********phan sau cua anode*************** 96 PY 15.5217 97 PY 15.0217 98 C/Y -93 189 4.5 mode p e 96 m1 008000 -0.50542 013000 -0.19573 014000 -0.28487 026000 -0.01398 $ Gach rong m2 082000 $ chi m3 006000 -0.0062 025000 -0.0045 026000 -0.9893 $thep m4 006000 -0.000124 007000 -0.755268 008000 -0.231781 018000 -0.012827 $KK m5 008000 -0.156453 014000 -0.080866 022000 -0.008092 & 033000 -0.002651 082000 -0.751938 $Kinh chi m6 005000 0.040066 008000 0.539559 & 11000 0.028191 13000 0.011644 & 14000 0.377220 19000 0.003321 m7 074000 0.75 075000 0.25 $ Anode m8 001000 0.057444 006000 0.774589 008000 0.167968 $ Cua nhua m9 013000 $ Nhom m10 001000 -0.022100 006000 -0.002484 008000 -0.574930 011000 -0.015208 & 012000 -0.001266 013000 -0.019953 014000 -0.304627 019000 -0.010045 & 020000 -0.042951 026000 -0.006436 $ Be tong C ***** Dinh nghia nguon ****************************************** SDEF POS=-93 20 185.625 X=d3 Y=d1 Z=d2 PAR=3 ERG=70E-3 VEC=0 -1 DIR=1 SI1 19.925 20.075 SP1 SI2 185.27 185.98 SP2 SI3 -93.355 -92.645 SP3 C ***** Tally ***************************************************** C ***** Tinh suat lieu tai mot diem ******************************* F5:p -93 16 84.355 -0.3 97 de5 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 & 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df5 2.78E-06 1.11E-06 5.88E-07 2.56E-07 1.56E-07 1.20E-07 1.11E-07 & 1.20E-07 1.47E-07 2.38E-07 3.45E-07 5.56E-07 7.69E-07 9.09E-07 & 1.14E-06 1.47E-06 1.79E-06 2.44E-06 3.03E-06 4.00E-06 4.76E-06 & 5.56E-06 6.25E-06 7.69E-06 9.09E-06 fm5 1.755E22 $ 281.25mA*6.24E15*10E4 nps 10000000 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ SUẤT LIỀU KHI THAY BỀ DÀY BARIT ĐỂ CÓ KẾT QUẢ TƯƠNG ỨNG VỚI THỰC TẾ Bảng 3.15 kết khảo sát số điểm mặt ven tường tiếp giáp với hành lang bệnh viện, điểm có độ cao với nguồn phát ứng với z = 185, 625cm thay bề dày barit để tìm kết tương ứng với tường xây gạch rỗng dày 16,8 cm chì dày 0,2 cm (kết bảng 3.4 3.5) Bảng 3.15 Suất liều thay đổi bề dày barit cho phù hợp với thực tế Số thứ tự điểm Tọa độ (x; y) Suất liều ( µ Sv / h ) Suất liều ( µ Sv / h ) tường gồm barit tường gồm barit dày 0,52 cm gạch dày 0,49 cm gạch rỗng dày 16,48 cm rỗng dày 16,8 cm (218; -220) 2,870 ×10−6 3,102 × 10−6 (218; -190) 9, 495 ×10−6 1, 023 ×10−5 (218; -160) 3, 056 ×10−5 3, 283 × 10−5 (218; -130) 9, 295 ×10−5 9,950 × 10−5 (218; -100) 2,541× 10−4 2, 711×10−4 98 (218; -70) 3,354 × 10−4 3,383 × 10−4 (218; -40) 6, 764 ×10−4 6,959 × 10−4 (218; -10) 1, 022 ×10−3 1, 027 ×10−3 (218; 20) 1, 021×10−2 1,155 ×10−2 10 (218; 50) 7,857 ×10−2 8, 071× 10−2 11 (218; 80) 3,869 ×10−2 4, 011×10−2 12 (218; 110) 1, 767 ×10−2 1,815 ×10−2 13 (218; 140) 2,505 ×10−3 2, 710 ×10−3 14 (218; 170) 2,853 ×10−3 3, 204 × 10−3 15 (218; 200) 3,195 ×10−3 3, 215 ×10−3 16 (218; 230) 3,105 × 10−4 2,808 ×10−4 17 (-218; -220) 8, 070 × 10−9 7,312 × 10−9 18 (-218; -190) 1, 792 ×10−8 1, 719 ×10−8 19 (-218; -160) 3, 484 × 10−8 3,338 ×10−8 20 (-218; -130) 1,136 ×10−7 1,113 × 10−7 21 (-218; -100) 2,560 × 10−7 2, 645 ×10−7 22 (-218; -70) 6,992 × 10−6 7, 489 × 10−6 23 (-218; -40) 1, 205 ×10−4 1,169 × 10−4 24 (-218; -10) 1,913 × 10−3 1,907 ×10−3 25 (-218; 20) 1,875 ×10−2 1, 712 ×10−2 99 26 (-218; 50) 1,356 ×10−2 1,348 ×10−2 27 (-218; 80) 8,849 × 10−3 9, 754 ×10−3 28 (-218; 110) 9,144 × 10−4 9,885 ×10−4 29 (-218; 140) 4,847 ×10−5 5, 022 × 10−5 30 (-218; 170) 2, 011×10−6 2, 207 ×10−6 31 (-218; 200) 1, 433 × 10−7 1,387 ×10−7 32 (-218; 230) 1, 410 ×10−7 1,551× 10−7 CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT AN TỒN CHE CHẮN TRONG PHỊNG MÁY X QUANG CHẨN ĐỐN THƠNG 100 THƯỜNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP Nguyễn Thị Trúc Linh(a), Trương Thị Hồng Loan(a), Văn Thành Trọng(b), Trần Thị Anh Châu(c) Khoa Vật lý-Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-TP.HCM (b) Trường Đại học Cần Thơ, (c)Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM Email: tthloan@phys.hcmuns.edu.vn (a) I GIỚI THIỆU Ngày nay, với phát triển ngày cao khoa học kỹ thuật nói chung thiết bị y tế nói riêng, thiết bị X quang đưa vào sử dụng rộng rãi Thiết bị X quang khơng cịn thiết bị đặc thù sử dụng bệnh viện mà sở y tế tư nhân trang bị thiết bị Chính việc sử dụng rộng rãi đặt vấn đề không nhỏ đảm bảo an tồn xây dựng phịng chụp X quang Trong báo này, chúng tơi sử dụng chương trình mơ Monte Carlo MCNP [3] để mơ phịng máy X quang chẩn đốn thơng thường bệnh viện Nhi Đồng I Chúng khảo sát suất liều ngồi phịng X quang khảo sát khả che chắn số loại vật liệu xây dựng phịng X quang bê tơng, thạch cao, barit, chì Từ đó, đánh giá an tồn che chắn phòng X quang bệnh viện Nhi Đồng I khả che chắn loại vật liệu theo khuyến cáo Ủy ban Quốc tế An tồn Bức xạ ICRP[1]  Phịng máy X quang chẩn đốn thơng thường bệnh viện Nhi Đồng I: _ Tường: chì dày 0,2cm bê tơng dày 23,8cm _ Cửa: chì dày 0,2cm thép dày 3,8cm _ Kính chì dày 1cm _ Máy X quang [2], [4]: + Hãng: Shimadzu + Model: Collimator Type R-20J + PN/SN: 503-55050/0366M11107 + Model X tube: 1/2013CN-25 + Max KVp:150 + Al.eq: 1mm Hình Mơ hình phịng X quang bệnh viện Nhi Đồng I Anode (Vonfram Rhenium) [2] nghiêng góc 160 so với phương thẳng đứng Cathode [2] mô tả mặt phẳng electron định hướng phát electron anode Mặt phẳng cathode cách anode 1cm, kích thước mặt phẳng 1mm x 2,867mm suy từ kích thước tiêu điểm hiệu dụng 1mm x 1mm Ngoài ra, bên máy phát tia X cịn có lọc nhơm dày 0,1cm collimator chì [2] Trong cơng trình chúng tơi sử dụng Tally F5 [3] để đánh giá suất liều điểm khảo sát II KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết thực nghiệm Chúng tiến hành thực nghiệm khảo sát suất liều chiếu chùm sơ cấp theo khoảng cách từ nguồn phát máy RAD Check, Gammex chế độ đo: 70KVp, 160mA 200ms Bảng Kết khảo sát thực nghiệm: Khoảng cách từ nguồn đến máy đo (m) 1,0 0,8 0,220 0,352 Suất liều (R/mAs) Kết mô 2.1 Khảo sát phân bố suất liều ngồi phịng X quang Chúng tơi khảo sát suất liều điểm phịng cách tường 1cm độ cao 145,2cm, điểm cách trần 1cm số điểm bên ngồi phịng cách tường ngồi 1cm tương ứng với điểm phịng Suất liều khảo sát điểm phòng lớn mang giá trị từ 35,8µSv/h đến 13,4E+03µSv/h, suất liều suy giảm theo khoảng cách từ điểm khảo sát đến anode: điểm gần nguồn phát (anode) giá trị suất liều cao, điểm xa nguồn phát suất liều giảm dần Sau qua lớp tường chắn gồm chì bê tơng chùm tia suy giảm mạnh, suất liều mang giá trị nhỏ xấp xỉ (hình 2) a Sự suy giảm suất liều qua tường chắn b Sự suy giảm suất liều qua trần phịng Hình Sự suy giảm suất liều ngồi phịng X quang bệnh viện Nhi Đồng I Suất liều sau kính chì cửa suy giảm đáng kể, sau lớp chắn kính chì, suất liều suy giảm khoảng 108 lần Cửa cửa phụ phịng X quang làm từ chì thép nên che chắn tốt hơn, suất liều suy giảm từ 1017 đến 1019 lần sau qua cửa phụ suy giảm khoảng 1014 lần sau qua cửa Do cửa phụ nằm cách xa nguồn phát nên có suy giảm lớn 2.2 Trường hợp cửa đóng khơng kín Chúng tơi đặt hai trường hợp để khảo sát độ an toàn xạ nhân viên kỹ thuật người dân - Trường hợp cửa phòng X quang mở: suất liều nhỏ 8,09E-02µSv/h suất liều cao lên đến 3,67E+03µSv/h Một số giá trị vượt mức an toàn cho phép - Trường hợp cửa đóng khơng kín (cửa mở khoảng 1cm): suất liều điểm cửa mở hay lân cận mang giá trị lớn chùm tia không bị cản xạ, vùng khác che chắn an toàn Kết khảo sát cho thấy, chụp X quang cửa phịng khơng đóng kín nguy hiểm Do đó, yêu cầu cần thiết đảm bảo cửa phải đóng kín hồn tồn trước chụp X quang 2.3 Khảo sát tính che chắn vật liệu khác  Khảo sát tính che chắn bê tông Suất liều điểm khảo sát bên ngồi phịng cho trường hợp tường chắn gồm bê tơng khoảng 10-8µSv/h Như vậy, khả che chắn bê tông thấp 103 đến 105 lần khả che chắn tường gồm bê tông chì Tuy nhiên, suất liều ghi nhận nằm mức giới hạn an tồn chúng tơi mơ bê tông thường điều kiện phân bố đồng mật độ vật chất, thực tế, tường bê tơng có mật độ vật chất thành phần hịa trộn khơng  Khảo sát tính che chắn thạch cao Thay đổi bê tông tường chắn thạch cao để khảo sát khả che chắn thạch cao So sánh với suất liều sau qua tường che chắn gồm bê tơng chì, kết cho thấy suất liều chùm tia ghi nhận sau qua thạch cao nhỏ bê tông Do đó, thạch cao che chắn tốt bê tơng thường  Khảo sát tính che chắn barit Thay chì 2mm barit 2mm để khảo sát tính che chắn barit: suất liều ghi nhận sau rào cản barit gấp 10 đến 103 lần so với suất liều ghi nhận sau rào cản chì, nhiên, nằm giới hạn an toàn Tiếp theo, thực thay đổi bề dày barit: - Trường hợp thứ nhất: bề dày bê tông không đổi, bề dày barit tường thay đổi Kết mô cho thấy barit dày 4,8mm có tính che chắn đương với chì 2mm - Trường hợp thứ hai: bề dày tường không đổi, bề dày barit bê tông thay đổi Kết cho thấy tường gồm bê tông 23,49cm barit 0,51cm có tính che chắn tương đương với tường gồm bê tơng 23,8cm chì 0,2cm Bảng trình bày suất liều ghi nhận thay đổi vật liệu che chắn số điểm dọc theo phần tường chắn gần nguồn phát Bảng Suất liều mô cho số trường hợp STT Suất liều trước tường chắn (µSv/h) 1,60E+03 3,23E+03 5,81E+03 1,03E+04 1,35E+04 1,09E+04 6,43E+03 3,05E+03 Suất liều sau tường chắn (µSv/h) 23.8cm bê tơng +0.2cm chì 6,89E-18 3,76E-16 1,92E-13 2,02E-11 1,49E-10 3,56E-11 4,18E-13 2,13E-16 24cm bê tông 2,54E-09 7,48E-10 4,45E-08 8,64E-07 3,59E-06 1,44E-06 1,17E-07 8,00E-10 23.8cm thạch cao +0.2cm chì 1,75E-21 2,77E-18 2,76E-15 4,90E-13 4,31E-12 8,53E-13 6,31E-15 1,40E-18 23.8cm bê tông +0.2cm barit 2.79E-12 1.30E-12 2.04E-10 7.99E-09 4.20E-08 1.36E-08 3.28E-10 3.27E-12 23.8cm bê tông +0.48cm barit 5,83E-18 3,48E-16 1,78E-13 1,89E-11 1,39E-10 3,32E-11 3,89E-13 4,30E-16 23.49cm bê tông +0.51cm barit 2,67E-18 1,99E-16 1,10E-13 1,24E-11 9,29E-11 2,17E-11 2,40E-13 2,20E-16 Các khảo sát cho thấy tầm quan trọng việc che chắn Vật liệu cản xạ tốt việc che chắn an toàn đảm bảo an toàn xạ người III KẾT LUẬN Trong báo này, khảo sát tính an tồn che chắn phịng máy X quang chẩn đốn thơng thường bệnh viện Nhi Đồng I chương trình mơ MCNP Đồng thời khảo sát khả che chắn số vật liệu xây dựng phòng X quang bê tông, thạch cao barit Kết ghi nhận cho thấy khả che chắn phòng máy X quang bệnh viện Nhi Đồng I tốt, đảm bảo an tồn xạ ion hóa cho nhân viên kỹ thuật, nhân viên y tế, bệnh nhân người dân xung quanh theo khuyến cáo Ủy ban Quốc tế An toàn Bức xạ ICRP đưa năm 1991 Ngoài ra, việc đánh giá khả che chắn số vật liệu khảo sát cho thấy: chì vật liệu che chắn tốt nhất, barit che chắn tốt sau chì; đánh giá barit dày khoảng 2.5 lần chì có khả che chắn tương đương chì Theo đó, ta thay chì barit việc che chắn, làm giảm khoảng chi phí đáng kể việc xây dựng che chắn, đồng thời cịn giảm khả tán xạ khơng gây ngộ độc chì Từ kết khảo sát, chúng tơi nhận thấy rào cản (barit dày 0,48cm, bê tông dày 23,8cm) có khả che chắn tương đương rào cản (barit dày 0,5cm, bê tông dày 23,49cm), suy ra, barit dày 0,03cm có khả che chắn tương đương với bê tơng có bề dày 0,31cm Như vậy, khả che chắn barit gấp khoảng 10 lần khả che chắn bê tông Các kết đạt bước đầu việc nghiên cứu mô che chắn phịng X quang chương trình MCNP Một số hướng để phát triển đề tài như: khảo sát thêm số vật liệu hấp thụ tia X khác để che chắn tốt hơn; thay đổi diện tích phịng tìm diện tích tối ưu để tiết kiệm diện tích, chi phí mà đảm bảo an tồn cho người TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Văn Tạo, (2004), An tồn xạ ion hóa, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [2] Jerrold T.Bushberg, J.Anthony Seibert, Edwin M.leidholdt, JR., Jon M.Boone, (2002), The Essential Physics of Medical Imaging, second edition [3] X-5 Monte Carlo Team, (2003), MCNP- A General Monte Carlo N-Partical Transport Code, Verson – LosAlamos, LA – CP-03-0245 [4] http://www.thietbiysinh.com.vn http://www.hcmus.edu.vn/en/htkh ... trên, luận văn bao gồm ba chương sau: Chương 1: Tổng quan, chương trình bày tổng quan tia X, máy phát tia X tổng quan chương trình MCNP Chương 2: An tồn che chắn phịng X quang chẩn đốn y tế Trình. .. bảo an toàn x? ??, che chắn sóng điện từ Hình 2.1 2.2 trình bày mơ hình phịng X quang chẩn đốn Hình 2.1 Mơ hình phịng X quang 45 Hình 2.2 Mặt cắt ngang mơ hình phịng X quang Phịng đặt máy X quang. .. cậy Chương trình mơ Monte Carlo MCNP sử dụng để mô ống phát tia X vật liệu che chắn xung quanh, tính tốn suất liều vị trí xung quanh ống phát tia X ngồi phịng, từ đánh giá an toàn x? ?? xung quanh