Bức xạ ion hóa là bức xạ ở dạng hạt hoặc sóng điện từ (photon), có năng lượng lớn đủ (min = 13,6 eV) để có thể gây ion hóa và kích thích nguyên tử chất khí tương tác với vật chất Các bức xạ ion hóa (hạt và photon) là sản phẩm của các quá trình tương tác và biến đổi của hạt nhân và nguyên tử (phản úng hạt nhân, gia tốc hạt mang điện, phân rã phóng xạ, ….vv)
Trang 1ĐỀ CƯƠNG : AN TOÀN BỨC XẠ TRONG Y TẾ
1 Bức xạ ion hóa là gì? Cho biết các loại bức xạ ion hóa? Cho ví dụ về nguồn phát các loại bức xạ ion hóa?
- Bức xạ ion hóa là bức xạ ở dạng hạt hoặc sóng điện từ (photon), có năng lượng lớn đủ (min = 13,6 eV) để có thể gây ion hóa và kích thích nguyên tử chất khí tương tác với vật chất
- Các bức xạ ion hóa (hạt và photon) là sản phẩm của các quá trình tương tác và biến đổi của hạt nhân và nguyên tử (phản úng hạt nhân, gia tốc hạt mang điện, phân rã phóng xạ, ….vv)
Các loại bức xạ ion hóa
- Bức xạ hạt mang điện nặng
- Bức xạ mang hạt điện nhẹ
- Bức xạ điện từ
- Bức xạ hạt không mang điện
Ví dụ về nguồn phát các loại bức xạ ion hóa
- Các nguồn phóng xạ tồn tại tự nhiên: đồng vị phóng xạ còn trong đất đá, nước, khí quyển, các tia vũ trụ tới bắn phá các nguyên tử trong bầu khí quyển trái đất sinh ra bức xạ ion hóa
- Các nguồn chất phóng xạ nhân tạo: được sản xuất để sử dụng trong các lĩnh vực kinh tế, phát sinh từ các vụ nổ hạt nhân (không mong muốn)
- Các thiết bị phát bức xạ: máy gia tốc hạt (Linac, Cyclotron, ), máy phát xung neutron, ống phát tia X
- Các lò phản ứng hạt nhân: Sản xuất điện, sản xuất đồng vị
- Các chất thải phóng xạ, chất nhiễm bẩn phóng xạ
2 Nêu các hiệu ứng tương tác chính và khả năng xuyên thấu của (a) các hạt bức
xạ mang điện năng? (b) các hạt bức xạ mang điện nhẹ? (c) các bức xạ điện từ ion hóa? (d) bức xạ neutron?
a) Các hạt mang điện nặng: , p, d, t
Khi truyền qua vật chất, các hạt mang điện nặng tương tác culomb với các e- quỹ đạo của nguyên tử, mất 1 phần động năng cho chúng, gây ion hóa và kích thích nguyên tử các chất
- Các nguyên tử bị kích thích sẽ nhanh chóng khử kích thích bằng cách phát xạ photon đặc trung hoặc giải phóng e-Auger
- e- bị bắn ra khỏi nguyên tử nếu có động năng lớn thì lại tiếp tục gây ion hóa nguyên tử (thứ cấp), được gọi là tia delta
Các hạt mang điện nặng có độ xuyên thấu trong vật chất kém:
- Quãng chạy của hạt trong không khí là < 10cm và ~ vài m trong mô
Trang 2- Có thể chặn hoàn toàn 1 chùm hạt chỉ bằng 1 tờ giấy
- Hạt hầu như không xuyên qua được lớp biểu bì chết ở bề mặt da
b) Các hạt bức xạ mang điện nhẹ: các tia beta, điện tử và positron
Khi truyền qua vật chất các hạt mang điện nhẹ gồm điện tử và positron tương tác culomb với các e- quỹ đạo và hạt nhân của nguyên tử chất , bị mất năng lượng do:
- Ion hóa và kích thích nguyên tử chất
- Phát bức xạ hãm (bremsstrahlung, tia X liên tục)
- Phản úng hủy cặp của riêng positron với e- sinh ra 2 tia
Các hạt beta có độ xuyên thấu lớn hơn các hạt mang điện nặng và tăng lên theo động năng của hạt
- Độ xuyên thấu ~ vài cm trong mô mềm và ~ 10m trong không khí
- Khi tiếp xúc trực tiếp trên da, tia beta có thể xuyên tới các lớp biểu bì da nhạy cảm
- Không xuyên được qua 1 lớp mỏng kim loại nhẹ
- Dễ bị chẹn lại hoàn toàn bởi 1 lớp nhựa Plexigas dày 1-2cm
- Các tia beta nhanh khi đập vào vật liệu có Z lớn hơn sẽ phát ra bức xạ hãm có
độ xuyên thấu lớn
c) Các bức xạ điện từ: tia X đặc trưng, bức xạ hãm, tia gama
Các tương tác chính
- Hấp thụ quang điện: photon tới bị nguyên tử hấp thụ và bứt 1 e- vỏ trong khỏi nguyên tử
- Tán xạ Compton: Photon tới bị tán xạ bởi 1 e- vỏ ngoài, truyền 1 phần năng lượng cho e- , gián tiếp gây ion hóa và kích thích nguyên tử
- Phản ứng sinh cặp: Photon tới có năng lượng>1,02 Mev bị hấp thụ và sinh ra cặp (e+,e-) trong trường culomb của hạt nhân nguyên tử, Positron sinh ra tiếp tục tương tác và phản ứng hủy cặp với e- trong chất sinh ra 2 tia hủy cặp
- Tán xạ kết hợp và không kết hợp: Photon tới có năng lượng nhỏ bị tán xạ bởi e- nguyên tử chất, lệch hướng nhưng hầu như không mất năng lượng
- Phản ứng quang hạt nhân ( ,n): Photon có năng lượng lớn trên 10Mev bị hạt nhân hấp thụ sinh ra n và nhân con phóng xạ
Bức xạ điện từ ion hóa có khả năng xuyên thâu mạnh
- Không có độ dày vật liệu nào có thể hấp thụ hoàn toàn chum tia tới mà chỉ có thể làm cường độ của chúng suy giảm nhiều hay ít
- Cường độ chum tia sang truyên qua hầu như không thể giảm đến 0
d) Bức xạ neutron
Neutron là bức xạ hạt không mang điện nên không tương tác culomb và không trực tiếp kích thích và ion hóa các nguyên tử chất, chúng chỉ có những tương tác sau:
Trang 3- Phản ứng hạt nhân với các hạt nhân nguyên tử có thể giải phóng các hạt mang điện hoặc các hạt nhân nhẹ có khả nẳng ion hóa trực tiếp nguyên tử chất
- Va chạm đàn hồi với các hạt nhân nhẹ tạo ra các nhân lùi có thể trực tiếp ion hóa và kích thích các nguyên tử chất
- Neutron bị hạt nhân nguyên tử hấp thụ có thể sing ra nhân đồng vị phóng xạ mới và phát ra tia gama: phản ứng bắt phát xạ
3 Nêu định nghĩa, đơn vị đo, và ý nghĩa của các đại lượng đo liều lượng chiếu xạ:
a) Liều và suất liều hấp thụ
Liều hấp thụ D tại 1 điểm trong khối chất bị chiếu xạ bằng tỷ số giữa năng lượng bức xạ trung bình bị hấp thụ E và khối lượng mcủa 1 thể tích nguyên tố tại điểm đó
D = E/m hay D =
o E
- Đơn vị: Gy (gray) 1Gy = 1J/kg 1rad = 0.01 Gy
Suất liều hấp thụ: liều hấp thụ nhận được trong 1 đơn vị thời gian
o
D = D/t
- Đơn vị: Gy/h ; Gy/min…
b) Liều và suất liều chiếu
Liều chiếu X tại 1 điểm trong không khí bị chiếu xạ bởi bức xạ điện từ ion hóa bằng tỉ số giữa tổng điện tích trung bình Qcủa hạt nhân các điện tích cùng dấu được giải phóng và khối lượng m của 1 thể tích nguyên tố không khí tại điểm đó
X = Q/ m hay X =
0
lim( / )
m
Q m
- Đơn vị : 1 X-unit = 1C/kg KK
1 R =2,58 10-4 C/kg 1 X-unit =1 C/kg =3881 R
Suất liều chiếu: liều chiếu nhận trong 1 đơn vị thời gian
o
X = X /t
- Đơn vị : X-unit/h ; R/h…
c) Liều và suất liều tương đương
Liều tương đương được đưa ra nhằm đánh giá hiệu ứng ion hóa gây bởi 1 liều hấp thụ một loại bức xạ trên mô cơ thể người bị chiếu xạ
Liều tương đương HT,R = DT,R wR
- Đơn vị : Sv với liều hấp thụ tính bằng Gy
Rem với liều hấp thụ tính bằng rad
1 Sv = 100 rem
Suất liều tương đương : liều tương đương nhận được trong 1 đơn vị thời gian
Trang 4H = H/t
- Đơn vị: Sv/h ; Sv/min; rem/h…
d) Liều và suất liều hiệu dụng
Liều hiệu dụng được đưa ra để đánh giá nguy cơ thiệt hại sức khỏe của 1 cá nhân
bị chiếu xạ bởi các liều tương đương trên mỗi mô
Liều hiệu dụng ET trong mô cơ quan T bằng tích của liều tương đương tổng cộng với trọng số mô wt của mô cơ quan đó
ET = HT wT
- Đơn vị : Sv,rem
Suất liều hiệu dụng: liều hiệu dụng nhận được trong 1 đơn vị thời gian
o
E= E/t
- Đơn vị : Sv/h, Sv/min …
4 Tại sao bức xạ ion hóa gây nguy hiểm cho người bị chiếu xạ?
Khi truyền qua tế bào các tia bức xạ ion hóa kích thích các nguyên tử thành phần, sinh ra hang loạt các e- thứ cấp, bị làm chậm dần đến năng lượng dưới ngưỡng kích thích nguyên tử (~7,4 eV trong nước) và bắt đầu xảy ra 1 chuỗi các phản ứng sinh hóa:
- Hình thành các hoạt động chất oxi hóa mạnh làm biến đổi hoặc phá hủy cấu trúc các phần tử hữu cơ và vật liệu gen của tế bào
- Một số tế bào có thể tự sửa chữa các cấu trúc bị hư hỏng và hồi phục; một số
có ge bị biến đổi và truyền các khiếm khuyết sang tê bào con; một số bị phân bào nhanh /chậm hơn trước; 1 số bị chết
- Số lượng tế bào trong mô bị suy giảm quá mạnh, số tế bào dị thường tăng lên làm ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và chức năng của mô, có thể xuất hiện các bệnh lý tổn thương trên cơ thể tùy thuộc điều kiện chiếu xạ
5 Hiệu ứng tât định và hiệu ứng ngẫu nhiên do chiếu xạ là gì? Nêu điều kiện xảy ra, các đặc điểm chính, và các ví dụ của 2 loại hiệu ứng chiếu xạ này?
a) Hiệu ứng tất định
Là các hiệu ứng chắc chắn xảy ra sau khi cơ thể bị chiếu xạ với liều vượt quá các ngưỡng liều nhất định; có thể xảy ra sớm hoặc xảy ra muộn Ví dụ như bệnh ban
đỏ, bệnh đục thủy tinh thể, tổn thương hệ thần kinh TW…
Đặc điểm
- Mức độ trầm trọng của bệnh lý tăng lên theo liều
- Có thể xảy ra sớm trong vòng vài tuần hoặc muộn vài năm sau khi bị chiếu xạ
- Có các ngưỡng liều tương đối lớn, lớn hơn nhiều các mức liều bệnh nhân phải chịu trong chụp hình bức xạ chuẩn đoán
b) Hiệu ứng ngẫu nhiên
Trang 5 Là các hiệu ứng có thể xảy ra sau khi cơ thể bị chiếu xạ, xảy ra muộn Ví dụ như bệnh ung thư, bệnh di truyền
Đặc điểm:
- Có thể xảy ra với bất kì mức liều nào, không có ngưỡng liều
- Xác suất xảy ra các hiệu ứng tăng lên theo liều
- Mức độ trầm trọng của hiệu ứng không phụ thuộc vào liều
- Có thể xảy ra muộn một vài năm hoặc chậm hơn sau khi bị chiếu xạ
6 Chiếu xạ cấp diễn là gì? Cho ví dụ về các hội chứng chiếu xạ cấp diễn?
Gồm 1 loạt các hội chứng lâm sang xuất hiện sớm sau khi cơ thể bị chiếu xạ liều đơn lớn trên toàn thân.ví dụ như hội chứng về máu, hội chứng đường tiêu hóa, hội chứng hệ thần kinh trung ương
7 Định nghĩa, giá trị và ý nghĩa của các hệ số nguy cơ thiệt hại sức khỏe do chiếu xạ?
Các hệ số nguy cơ xảy ra các hiệu ứng ngẫu nhiên trong cả đời do bị chiếu xạ và xuất liều thấp đối với nhân viên bức xạ
- Các hệ số nguy cơ có ý nghĩa là các hệ số xác suất và được tính trên 1 Sv liều hiệu dụng
Các hệ số nguy cơ xảy ra các hiệu ứng di truyền hiện đang được ICRP và các tổ chức liên quan nghiên cứu đánh giá lại
Dựa vào các hệ số nguy cơ thiệt hại sức khỏe do chiếu xạ mà từ đó các tổ chức sẽ xem xét đánh giá mức độ thiệt hại của các mô, cơ quan bị chiếu xạ
Trang 6BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHỨNG NHẬN
TÁC GIẢ
HIENGIANGVAN