NGHIÊN CỨU TỐI ƯU KÍCH THƯỚC PHÒNG ĐẶT MÁY X QUANG QUY ƯỚC VÀ X QUANG NHA ĐẢM BẢO AN TOÀN BỨC XẠ

ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo góp ý của Hội đồng nghiệm thu) Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TỐI ƯU KÍCH THƯỚC PHÒNG ĐẶT MÁY X QUANG QUY ƯỚC VÀ X QUANG NHA ĐẢM BẢO AN TOÀN BỨC XẠ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI (Ký tên) TS. Trương Thị Hồng Loan CƠ QUAN QUẢN LÝ (Ký tên/đóng dấu xác nhận) CƠ QUAN CHỦ TRÌ (Ký tên/đóng dấu xác nhận) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 4/2014 I  TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu đánh giá phân bố suất liều, ảnh hưởng tán xạ, tính toán an toàn che chắn khi thay đổi kích thước phòng đối với các cơ sở X quang quy ước và X quang nha điển hình đang hoạt động ở Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng chương trình MCNP5 và quy chuẩn theo thực nghiệm. Trong đo đạc thực nghiệm, chúng tôi sử dụng máy Piranha để đo suất liều chiếu của chùm sơ cấp theo khoảng cách so với tâm phát. Đối v ới X quang quy ước đo liều chiếu tại vị trí cách tâm phát từ 50cm đến 100cm Đối với máy X quang nha, đo liều chiếu tại các vị trí cách miệng ống phát tia từ 0 đến 50cm. Để đánh giá suất liều bên ngoài phòng chúng tôi dùng hệ đo liều Inspector. Trong mô phỏng, ống phát tia X và tường che chắn chung quanh được mô phỏng bằng chương trình MCNP5. Đây là chương trình mô phỏng vận chuyển bức xạ sử dụng kỹ thuật Monte Carlo. Các đại lượ ng vật lý chủ yếu cần quan tâm trong bài toán này chính là suất liều chiếu và suất liều hấp thụ.Trong đó để đánh giá liều hấp thụ tia X bởi của các vật liệu trong phòng và phân bố kerma không khí trong toàn bộ không gian phòng, tường và bên ngoài phòng, chúng tôi đã sử dụng tally *F8 và F4 hoặc Fmesh4. Số liệu đánh giá phân bố suất liều và tính toán bề dày che chắn tối thiểu cho phòng X quang kích thước tối thiểu trong công trình được dùng làm tư liệu cho Sở Khoa học Công nghệ Tp.HCM trong vi ệc thẩm định và cấp phép cho các cơ sở X quang. II  SUMMARY OF RESEARCH CONTENT In this work, we study on distribution of dose rate around conventional radiography room and dental radiology room at Ho Chi Minh City, estimating scattering influence, safety of shieldings when resize the room by using MCNP5 code and being calibrated empirically. Experimental measurements: Piranha Detector are used to measure the dose rate of the primary beam at different location from the center of X ray tube anode. For conventional X-ray, dose rate are measured at location 50cm to 100cm from anode center of X ray tube. For dental X-ray machine, dose rate are measured at location 0 to 50cm from exit window of X ray tube. To evaluate the dose rate outside the room we used an Inspector. In simulation: X-ray generators and shieldings around are simulated by MCNP5 code. This is a program that simulates the transport of particles with Monte Carlo techniques. The physical quantities which are interested in this problem are the dose and dose rate. In order to evaluate X-ray dose absorbed by the material in the room and the air kerma distribution throughout space of the room, and the wall outside the room, we have used tally * F8 and F4 or Fmesh4. Evaluation of dose distribution and calculation of minimum thickness of shielding for X-ray room with the minimum size are used as the material for the HCM City Department of Science and Technology in the evaluation and licensing for X-ray facilities. III  MỤC LỤC Trang Tóm tắt đề tài/ dự án (gồm tiếng Việt và tiếng Anh) I Mục lục II Danh sách các chữ viết tắt VI Danh mục bảng VII Danh mục hình vẽ và đồ thị X PHẦN MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu 4 1.2. Tổng quan các loại thiết bị X-quang, kích thước phòng và vật liệu che chắn đang sử dụng phổ biế n tại các cơ sở bức xạ trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh 7 1.2.1. Tình hình quản lý, sử dụng các thiết bị X quang chẩn đoán y tế tại Tp.HCM 7 1.2.2. Thống kê số liệu về việc thực hiện các quy định của pháp luật của các cơ sở khi sử dụng các thiết bị X quang trong chẩn đoán và điều trị bệnh 9 1.2.3. Thống kê và đ ánh giá hiện trạng kích thước tiêu biểu của các cơ sở X quang tại Tp.HCM 9 1.2.4. Thống kê và đánh giá hiện trạng tình hình che chắn của các cơ sở X quang tại Tp.HCM 11 1.2.4.1. Vật liệu che chắn thường dùng 11 1.2.4.2. Một số quy định về vật liệu che chắn 12 1.2.4.3. Thống kê số liệu sử dụng vật liệu che chắn phòng X quang tại các cơ sở 15 1.2.5. Kết luận 16 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1. Tính toán an toàn che chắn cho phòng X quang quy ước theo NCRP 147 17 IV  2.1.1. Một số khái niệm và thuật ngữ 17 2.1.1.1. Khu vực kiểm soát và không kiểm soát 17 2.1.1.2. Mục tiêu của việc che chắn (P) 17 2.1.1.3. Khoảng cách đến vị trí cá nhân bên ngoài rào cản 18 2.1.1.4. Kerma (K) 18 2.1.1.5. Hệ số chiếm cứ (T) 19 2.1.1.6. Tải làm việc (W) 20 2.1.1.7. Hệ số sử dụng (U) 21 2.1.1.8. Các lớp che chắn sơ cấp 21 2.1.1.9. Các lớp che chắn thứ cấp 23 2.1.2. Nguyên lý cơ bản 24 2.1.3. Phương pháp tính toán an toàn che chắn cho phòng X quang quy ước theo NCRP 147 26 2.1.3.1. Rào cản sơ cấp 26 2.1.3.2. Rào cản thứ cấp 28 2.2. Đánh giá an toàn che chắn cho phòng máy X quang và tối ưu hóa kích thước phòng dùng chương trình MCNP5 31 2.2.1. Các bước tiến hành 31 2.2.2. Không gian làm việc tối thiểu của phòng chụp X quang 34 2.2.2.1. Phòng chụp X quang quy ước 34 2.2.2.2. Phòng chụp X quang nha 35 2.2.3. Giới thiệu thiết bị đo liều 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1. Đánh giá an toàn che chắn cho phòng X quang quy ước theo NCRP 147 37 3.1.1. Đánh giá an toàn che chắn cho mô hình phòng máy X quang quy ước thực nghiệm theo NCRP 147. 37 3.1.1.1. Tính toán bề dày che chắn cho trường hợp chụp nằm 37 3.1.1.2. Tính toán bề dày che chắn cho trường hợp chụp đứng 40 3.1.2. Yêu cầu che chắn cho phòng X quang có kích thước 3m x 3m x 3m 44 V  3.1.2.1. Trường hợp chụp nằm: 45 4.1.2.2. Tính toán bề dày che chắn cho trường hợp chụp đứng 48 3.2. Đánh giá an toàn che chắn cho phòng máy X quang và tối ưu hóa kích thước phòng dùng chương trình MCNP5 54 3.2.1. Mô phỏng phân bố liều và đánh giá an toàn che chắn tại phòng chụp X quang thường quy bằng chương trình MCNP5 54 3.2.1.1. Mô phỏng phân bố suất liều phòng X-quang quy ước (sử dụng thông tin phòng chụp X quang số 2 - Bệnh viện Y học cổ truyền) 54 3.2.1.2. Khảo sát an toàn che ch ắn khi thay đổi vật liệu và bề dày vật liệu che chắn phòng X quang trường hợp kích thước phòng tối thiểu (3mx3mx3m) 64 3.2.2. Mô phỏng phân bố liều và đánh giá an toàn che chắn khi thay đổi kích thước phòng X quang nha (sử dụng mô hình phòng chụp X quang Nha khoa Hoàng Hoa Thám) 78 3.2.2.1. Mô phỏng phân bố suất liều xung quanh máy X quang chụp nha chế độ chụp răng hàm trên 78 3.2.2.2. Đánh giá an toàn che chắn khi thay đổi vật liệu và bề dày che chắn đối với phòng X quang nha có kích thước tối thiểu 82 3.2.3. Đánh giá ảnh hưởng tán xạ cho các trường hợp kích thước thực tế, kích thước tối thiểu và trường hợp không che chắn 87 3.3. Kết luận 90 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC: SẢN PHẨM PHỤ LỤC: CHUYÊN MÔN (đính kèm) VI  DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TIẾNG VIẾT ACTL The Activation Library BN Bệnh nhân FAO Food and Agriculture Organization of the United Nation KTV Kỹ thuật viên IAEA International Atomic Energy Agency ICRP International Commission on Radiological Protection IACRS Inter- Agency Committee on Radiation Safety ILO International Labour Organization mAs MiliAmpere Second MCNP Monte Carlo N particle NEA National Environmental Agency OECD The Organisation for Economic Co-operation and Developmen t PAHO Pan American Health Organization RTM Reni (Re)-Vofram-Molyden TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam WHO World Health Organization NCRP National Council on Radiation Protection KERMA Kinetic Energy Released in Material VII  DANH MỤC BẢNG SỐ TÊN BẢNG SỐ LIỆU TRANG 1.1 Thống kê chủng loại các máy X quang tại Tp.HCM 8 1.2 Thống kê tình trạng kích thước phòng X-quang thông thường và chụp nha năm 10 1.3 Các quy định ban hành về kích thước cho các loại phòng X quang khác nhau theo các thời kỳ 11 1.4 Quy định về xây dựng các lớp bảo vệ khi máy X quang không có vỏ 14 1.5 Thống kê tình hình sử dụng các loại vật liệu che chắn phòng X quang chẩn đoán thông thường và chụp nha năm 2010 15 2.1 Hệ số chiếm cứ đối với một số khu vực cụ thể 20 2.2 Air kerma sơ cấp không che chắn trên mỗi bệnh nhân [K P 1 (mGy/bệnh nhân)] được chuẩn hóa theo khoảng cách chùm tia sơ cấp d p = 1m 22 2.3 Bề dày tương đương của các vật liệu chùm tia sơ cấp (Dixon,1994) 23 2.4 Air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1 m không có che chắn 24 2.5 Các hệ số làm khớp đối với sự truyền qua của chùm tia sơ cấp 27 2.6 Các hệ số làm khớp đối với sự truyền qua của chùm tia thứ cấp 29 2.7 Phương thức thực hiện trong thực nghiệm và mô phỏng 32 2.8 Giới hạn kích thước phòng X quang thường quy về phương diện thao tác chiếu chụp 34 3.1 Kết quả tính bề dày chì che chắncho mô hình phòng X quang Y học cổ truyền theo NCRP 147 42 3.2 Kết quả tính bề dày bê tông che chắn cho mô hình phòng X quang Y học cổ truyền theo NCRP 147 42 VIII  3.3 Kết quả tính bề dày thép che chắn cho mô hình phòng X quang Y học cổ truyền theo NCRP 147 42 3.4 Bề dày che chắn yêu cầu với số ca chụp trung bình là 700 ca mỗi tuần cho mô hình phòng X quang Y học cổ truyền theo NCRP 147 43 3.5 Kết quả tính bề dày chì che chắn cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 51 3.6 Kết quả tính bề dày bê tông che chắn cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 51 3.7 Kết quả tính bề dày thép che chắn cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 51 3.8 Kết quả tính bề dày gỗ che chắn cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 52 3.9 Kết quả tính bề dày tấm kính che chắn cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 52 3.10 Bề dày che chắn tối thiểu với số ca chụp trung bình là 500 và 1500 ca/ tuần cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 1478 52 3.11 So sánh giá trị liều thực nghiệm và mô phỏng tại một số khoảng cách ở chế độ chụp cột sống nghiêng 55 3.12 So sánh giá trị liều thực nghiệm và mô phỏng tại một số khoảng cách ở chế độ chụp phổi 56 3.13 Giá trị vùng suất liều xung quanh máy phát tia X trong mô hình phòng X quang quy ước có kích thước tối thiểu (3mx3mx3m) ở chế độ chụp cột sống nghiêng 60 3.14 Giá trị suất liều contour xung quanh máy X quang trong phòng kích thước thực tế trường hợp chụp phổi 62 IX  3.15 Bề dày che chắn tối thiểu với số ca chụp trung bình là 500 ca/ tuần cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước (3mx3mx3m) tính từ mô phỏng MCNP5 63 3.16 Phân bố suất liều trong phòng 64 3.17 So sánh giá trị liều thực nghiệm và mô phỏng tại một số khoảng cách cách miệng ống phát tia X chụp nha 79 3.18 Giá trị suất liều ở các vùng contour trên hình 3.23 80 3.19 Phân bố suất liều cho từng vùng trong phòng kích thước tối thiểu 82 3.20 So sánh chênh lệch suất liều giữa kích thước phòng thực tế với phòng giả định: không che chắn tường và phòng có kích thước tối thiểu phòng chụp X quang quy ước 87 [...]... Phân bố vùng liều xung quanh máy X quang nha khi tường gồm 3.25 15cm gạch kết hợp với (a) 1mm chì; (b) 1,5mm chì; (c) 2mm chì 84 3.26 Sơ đồ bố trí các vị trí khảo sát tán x bên trong phòng X- quang 86 3.27 Sơ đồ tán x trong phòng Xquang 89 XIII    PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tên đề tài/ dự án: Nghiên cứu tối ưu hóa kích thước phòng đặt máy X- quang quy ước và X- quang nha khoa đảm bảo an toàn bức x ” Chủ nhiệm đề... phát của phòng kích thước 57 phòng tối thiểu (3mx3mx3m) 3.7 Phân bố liều theo vị trí và khoảng cách so với nguồn phát 58 Đường contour vùng suất liều xung quanh máy chụp X quang 3.8 quy ước chế độ chụp cột sống nghiêng với kích thước phòng 59 thực tế (bên trái) và kích thước phòng tối thiểu (bên phải) Phân bố suất liều xung quanh máy chụp X quang quy ước 3.9 trường hợp chụp phổi với kích thước thực tế,... 20 X quang chụp nha 10   Bảng 1.3 Các quy định ban hành về kích thước cho các loại phòng X quang khác nhau theo các thời kỳ TT 1 2 3 4 5 Các loại phòng X quang X quang nha X quang tổng hợp X quang không có bàn bệnh nhân X quang có bàn bệnh nhân X quang có bàn bệnh nhân có thể lật nghiêng TCVN TCVN 1092/BKHCNMT 4470:1995 6561:1999 -ATBX Yêu cầu thiết kế ATBX ion hóa Ngày 25/2/2002 12m2 20m (>3m x 3m)... x rất đa dạng trong các cơ sở bức x tư nhân vừa giảm được chi phí đầu tư cơ sở vật chất 6   Do tính cấp thiết của vấn đề đặt ra, phục vụ trực tiếp công tác quản lý An toàn bức x trên địa bàn thành phố, Sở Khoa học và Công nghệ đã đề nghị cho nhóm thực hiện đề tài Nghiên cứu tối ưu hóa kích thước phòng đặt máy X- quang quy ước và Xquang nha khoa đảm bảo an toàn bức x ” Kết quả của đề tài sẽ được... phát tia X TRANG 8 10 16 18 25 Lưu đồ nghiên cứu bài toán an toàn che chắn và tối ưu hóa kích 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 33 thước phòng Máy X quang, Phantom, detector Piranha và Inspector Sơ đồ vị trí phòng máy X quang số 2 tại Bệnh viện Y học cổ truyền trong trường hợp chụp nằm Sơ đồ, vị trí phòng máy X quang số 2 tại Bệnh viện Y học cổ truyền trong trường hợp chụp đứng Sơ đồ vị trí phòng máy X quang giả... về bề dày tối thiểu với vật liệu che chắn sử dụng • Đánh giá ảnh hưởng tán x khi thu hẹp kích thước phòng • Đưa ra mô hình kích thước phòng tối thiểu, bề dày vật liệu che chắn tương ứng tối thiểu đảm bảo an toàn bức x cho phòng chụp X- quang quy ước và chụp nha phục vụ cho việc thẩm định cấp phép 1   3 Nội dung: • Thu thập các văn bản của Nhà nước liên quan đến tiêu chuẩn về kích thước và phương pháp... hoặc mờ để chiếu sáng tự nhiên và có chốt đóng an toàn 14   • Các phòng đặt thiết bị X - quang, máy chụp cắt lớp và máy cộng hưởng từ không bố trí cửa sổ để đảm bảo an toàn bức x , che chắn sóng điện từ Phòng đặt thiết bị Phòng đặt thiết bị phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo an toàn (không để tia x lọt ra bên ngoài; không để lọt ánh sáng vào phòng rửa phim, ) Quy định về suất liều cho phép theo... liên quan đến bức x , thông tư mới nhất – thông tư 08/2010/TT-BKHCN ngày 22/07/2010 của BKHCN hướng dẫn về việc khai báo, cấp giấy phép tiến hành công việc bức x & CCNVBX”, các cơ sở bức x y tế nói chung hay các phòng chụp Xquang nói riêng điều phải tuân theo các tiêu chuẩn về kích thước phòng X- quang và điều kiện che chắn để đảm bảo an toàn bức x cho môi trường xung quanh, nhân viên y tế và bệnh... các máy X quang cần khảo sát (làm cơ sở cho việc thực hiện mô phỏng) • Thống kê và đánh giá hiện trạng tình hình che chắn và kích thước tiêu biểu của 2 loại phòng X- quang (chẩn đoán quy ước và chụp nha) tại TP Hồ Chí Minh • Chọn một số cơ sở y tế có sử dụng thiết bị X quang tiêu biểu của 2 loại máy Xquang quy ước và X- quang chụp nha để tiến hành đo đạc thực tế suất liều hấp thụ tại các vị trí khác nhau... quá trình thẩm định cấp phép X- quang chẩn đoán và kiến nghị ban hành tiêu chuẩn kích thước phòng đặt máy X quang cho từng loại máy cụ thể, mang lại hiệu quả kinh tế cao 1.2 Tổng quan các loại thiết bị X- quang, kích thước phòng và vật liệu che chắn đang sử dụng phổ biến tại các cơ sở bức x trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh 1.2.1 Tình hình quản lý, sử dụng các thiết bị X quang chẩn đoán y tế tại Tp.HCM . tán x bên trong phòng X- quang. 86 3.27 Sơ đồ tán x trong phòng Xquang. 89 1  PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tên đề tài/ dự án: Nghiên cứu tối ưu hóa kích thước phòng đặt máy X- quang quy ước và X- quang. một phòng chụp X quang 18 2.2 Sự phát bức x từ ống phát tia X 25 2.3 Lưu đồ nghiên cứu bài toán an toàn che chắn và tối ưu hóa kích thước phòng 33 2.4 Máy X quang, Phantom, detector Piranha. che chắn cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 52 3.9 Kết quả tính bề dày tấm kính che chắn cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147