báo cáo thiết kế và đánh giá che chắn cho các thiết bị xạ trị tia x và gamma năng lượng cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP. HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ CHE CHẮN CHO CÁC THIẾT BỊ XẠ TRỊ TIA X VÀ GAMMA NĂNG LƯỢNG CAO SVTH: TRẦN DUY THỊNH CBHD: ThS. NGUYỄN TẤN CHÂU CBPB: ThS. HUỲNH ĐÌNH CHƯƠNG TP. HỒ CHÍ MINH, 7 – 2014 Đề tài: Nội dung II. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu III. Kết quả I. Tổng quan IV. Bàn Luận 2 V. Kết luận I. Tổng quan 3 Các bệnh ung thư thường gặp Yêu cầu cấp thiết: xây dựng phòng xạ trị nhằm che chắn các bức xạ tia X/gamma phát ra từ máy gia tốc năng lượng cao 4 I. Tổng quan II. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 5 Phòng xạ trị điển hình sử dụng máy gia tốc tuyến tính năng lượng cao Yêu cầu:  Phòng xạ trị phải được che chắn thích hợp để đảm bảo an toàn bức xạ cho nhân viên cũng như công chúng.  Việc thiết kế che chắn cho một cơ sở xạ trị luôn đảm bảo hai vấn đề: an toàn và kinh tế. 5 Các khuyến cáo và tiêu chuẩn an toàn bức xạ trong xạ trị  Khu vực kiểm soát: là vùng hạn chế các cá nhân tiếp xúc, chỉ những nhân viên chuyên trách đã qua đào tạo chuyên môn và được hướng dẫn chi tiết về an toàn bức xạ mới được vào khu vực này. Trong khóa luận này, khu vực kiểm soát được đề cập ở đây là phòng máy gia tốc và phòng điều khiển máy gia tốc. Theo NCRP, mức liều giới hạn (liều tương đương) trong khu vực kiểm soát là 0,1 mSv/tuần hoặc 5 mSv/năm (1/4 liều 20 mSv) để đảm bảo an toàn tối ưu.  Khu vực không kiểm soát: là các vùng khác ngoại trừ khu vực được kiểm soát. Theo NCRP, mức liều giới hạn trong khu vực không được kiểm soát là 0,02 mSv/tuần hoặc 1 mSv/năm. 6 II. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu II. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 1. Khảo sát môi trường xung quanh để phân loại khu vực che chắn. 2. Chọn vật liệu sẽ dùng để xây dựng, trong khóa luận này sử dụng bê tông mật độ 2,35 g/cm 3 để xây dựng tường che chắn và thép kết hợp BPE (nếu có che chắn neutron) để thiết kế cửa ra vào. 3. Xác định sơ đồ bố trí cơ sở xạ trị. 4. Tính bề dày tường sơ cấp. 5. Tính bề dày tường thứ cấp. 6. Tính hệ số truyền qua B IDR , khi biết bề dày tường che chắn. 7. Tính suất liều tức thời IDR. 8. Tính suất liều trong bất kỳ một giờ R h và đánh giá che chắn với giới hạn tối ưu ở Mỹ (R h < 20 Sv trong bất kỳ một giờ). 9. Tính toán che chắn cho cửa ra vào. 7 Sơ đồ bố trí cơ sở xạ trị Các bước tiến hành khi thiết kế một cơ sở xạ trị II. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Cơ sở lý thuyết Các hệ số cần quan tâm:  P: giới hạn liều được phép.  W (tải làm việc): là suất liều hấp thụ trung bình theo thời gian.  U (hệ số sử dụng): là xác suất mà chùm tia sơ cấp chiếu trực tiếp vào một hướng nào đó của phòng điều trị.  T (hệ số chiếm cứ): là thời gian trung bình mà nhân viên bức xạ hay công chúng tiếp xúc với bức xạ khi đứng ở trong khu vực cần tính toán che chắn. 8 II. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu  Hệ số truyền qua rào sơ cấp (B):       Số lớp TVL:        Bề dày tường che chắn:       (2.3) Với: - TVL là lớp bề dày giảm 1/10 - HVL lớp giá trị một nửa HVL = 0.301  TVL 9 Cơ sở lý thuyết Lý thuyết tính toán che chắn sơ cấp Cho bức xạ tán xạ từ bệnh nhân  Hệ số truyền qua rào thứ cấp (B P ):               Số lớp TVL:         Bề dày tường che chắn:        Với F là độ rộng trường chiếu 10 Cơ sở lý thuyết Lý thuyết tính toán che chắn thứ cấp [...]... tính toán che chắn thứ cấp Cho bức x rò rỉ từ đầu máy gia tốc  Hệ số truyền qua rào thứ cấp (BL): BL = 1000Pd2 L WxT  Số lớp TVL: n= 1 log10 BL  Bề dày tường che chắn: tL = n × TVL 𝑃 11 Cơ sở lý thuyết Lý thuyết tính toán che chắn cho cửa ra vào: 1 Che chắn chùm photon do bức x rò rỉ từ đầu máy gia tốc và bức x tán x 2 Che chắn chùm photon từ phản ứng bắt neutron và phát gamma 3 Che chắn chùm... các bước tính trên file excel1 và excel2 20 III Kết quả Phòng x trị sử dụng LINAC Electa 18 MV Phòng x trị sử dụng LINAC Varian 10 MV 21 III Kết quả Phòng x trị sử dụng LINAC Elekta 18 MV Phòng x trị sử dụng LINAC Varian 10 MV 22 III Kết quả Varian 1800 – 10 MV Khu vực được Bề dày bức tính toán tường (cm) Elekte SL25 – 18 MV Giá trị Rh (𝛍Sv/giờ) Bề dày bức tường (cm) Giá trị Rh (𝛍Sv/giờ) Khu C 170... “sandwich” Còn với mức cao hơn từ 15 MV trở lên thì cửa ra vào phải được thiết kế theo kiểu 1 lớp BPE được kẹp bởi 2 tấm thép hai bên 26 V Kết luận  Về kiến thức, em đã hiểu hơn và biết được ý nghĩa áp dụng của các loại tương tác bức x gamma và neutron với vật chất Tôi cũng đã hiểu rõ và nắm được quy trình để tính toán thiết kế che chắn, đánh giá số liệu cho một phòng máy x trị gia tốc, điều này... dùng trong x y dựng phòng điều trị 25 IV Bàn luận  Các khu vực xung quanh cũng ảnh hưởng không ít đến bề dày các bức tường che chắn, do vậy nên chọn lựa khu vực x y dựng phòng x trị xa khu dân cư hoặc bố trí dưới tầng hầm để giảm về dày các bức tường che chắn  Trong tính toán che chắn, chỉ tính toán cho máy gia tốc với mức năng lượng photon 10 MV thì cửa ra vào không cần thiết phải có lớp BPE nằm giữa... đảm bảo an toàn bức x Với các công thức tính IDR, BIDR, R h , đánh giá che chắn tương tự cho chùm bức x thứ cấp 18 III Kết quả Dựa vào cơ sở lý thuyết ở mục II, áp dụng tính toán che chắn cho máy gia tốc tuyến tính Elekta/Philip SL25 – 18 MV và varian 1800 – 10 MV, với thông số đầu vào như sau:  Giới hạn liều (P) cho khu vực kiểm soát 5 mSv/năm hay 0,1 mSv/tuần, giới hạn liều cho khu vực không kiểm... tốc tuyến tia X và electron năng lượng cao, thì cần phải lưu ý một số điểm sau:  Bề dày các bức tường che chắn sơ cấp, thứ cấp thụ thuộc mạnh vào số lượng bệnh nhân điều trị trong ngày, suất liều phát ra của máy gia tốc mà ít phụ thuộc vào kích thước của phòng điều trị  Vật liệu che chắn cũng là yếu tố quyết định đến bề dày các bức tường, bê tông có mật độ cao là vật liệu nên dùng trong x y dựng phòng... được áp dụng các kiến thức này trên thực tế về sau Ngoài ra, em cũng đã x y dựng được một bảng tính Excel, mà qua đó chỉ cần thay đổi các thông số đầu vào, thay đổi cấu hình máy gia tốc ứng với các dòng máy khác nhau thì sẽ xuất ra được bề dày che chắn cho các bức tường sơ cấp, thứ cấp cửa ra vào một cách dễ dàng 27 V Kết luận  Về thực tế, tôi đã có cơ hội quan sát được các quy trình x trị bệnh nhân... trị bệnh nhân trong thực tế, quan sát các phòng máy x trị với các mức năng lượng khác nhau qua đó rút ra được những kinh nghiệm hữu ích trong thiết kế cửa ra vào, độ cao của phòng điều trị, bố trí khu vực điều khiển như thế nào cho hợp lý nhằm làm giảm bề dày bức tường che chắn 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 2 3 4 5 Tiếng Việt Nguyễn Tấn Châu (2013), Tính liều chiếu trong cho bệnh nhân ghi hình 18FFDG PET/CT... 6.1 23 III Kết quả Đối với cửa ra vào  Cửa ra vào bao gồm một lớp BPE kẹp giữa hai lớp thép như bánh “sandwich”  Lớp BPE che chắn cho neutron còn thép sẽ che chắn cho photon Loại máy gia tốc Elekta SL25 – 18 MV Varian 1800 – 10 MV Bề dày lớp BPE 42 mm 2 mm Bề dày mỗi lớp thép 30 mm 30 mm Tổng bề dày cửa ra vào 102 mm 62 mm 24 IV Bàn luận Khi tính toán ước lượng che chắn cho một phòng điều trị máy gia... thuyết tính toán che chắn cho cửa ra vào: Liều đóng góp của chùm photon rò rỉ và tán x (Dd): Dd = 2,64(∑G Dp + ∑G f × Dw + ∑G DL + ∑G DT ) Với:  Dp = WUG a(θ) F 400 α1 A1 dsca dsec dzz 2  Dw = WUG d2 H × αo A0 αz Az d2 ×d2 z r UG L0 Wα1 A1 DL = dsec dzz 2 L WB  DT = o 2 dL A là diện tích các vùng tán x trên hình bên 14 Cơ sở lý thuyết Lý thuyết tính toán che chắn cho cửa ra vào Liều đóng góp . VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ CHE CHẮN CHO CÁC THIẾT BỊ X TRỊ TIA X VÀ GAMMA NĂNG LƯỢNG CAO SVTH: TRẦN DUY THỊNH CBHD: ThS. NGUYỄN. x trị phải được che chắn thích hợp để đảm bảo an toàn bức x cho nhân viên cũng như công chúng.  Việc thiết kế che chắn cho một cơ sở x trị luôn đảm bảo hai vấn đề: an toàn và kinh tế. 5 Các. 2 = 24).  Mời quý Thầy Cô và các bạn xem các bước tính trên file excel1 và excel2. 20 III. Kết quả III. Kết quả Phòng x trị sử dụng LINAC Electa 18 MV Phòng x trị sử dụng LINAC Varian 10