KHẢO SÁT AN TOÀN CHE CHẮN CỦA PHÒNG MÁY X-QUANG CHẨN ĐOÁN THÔNG THƯỜNG TẠI BỆNH VIỆN NHI ĐỒNG I SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP5
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LƯU THỊ VÀNG KHẢO SÁT AN TOÀN CHE CHẮN CỦA PHÒNG MÁY X-QUANG CHẨN ĐOÁN THÔNG THƯỜNG TẠI BỆNH VIỆN NHI ĐỒNG I SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP5 Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số: 60 44 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRƯƠNG THỊ HỒNG LOAN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2012 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực luận văn Bộ môn Vật lý hạt nhân, nhận giảng dạy, góp ý, giúp đỡ nhiệt tình, lời động viên chân thành từ thầy cô bạn học viên Thông qua luận văn này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Cô TS Trương Thị Hồng Loan, người tận tình hướng dẫn, định hướng, giúp đỡ, bảo để hoàn thành luận văn Thầy ThS Thái Mỹ Phê, người cung cấp tài liệu tạo điều kiện để đo đạc Bệnh viện Nhi Đồng I TPHCM Anh ThS Đặng Nguyên Phương, người nhiệt tình giúp đỡ gặp khó khăn Các thầy cô Bộ môn Vật lý hạt nhân, khoa Vật lý, Đại học Khoa học tự nhiên TPHCM tận tình giảng dạy suốt thời gian học Cao học Tập thể Bác sĩ kỹ sư Phòng X quang bệnh viện Nhi đồng tạo điều kiện thuận lợi cho đo đạc Phòng máy Các bạn học viên Cao học khóa 18, anh chị em nhóm NMTP gia đình động viên, khuyến khích suốt thời gian qua Lưu Thị Vàng MỤC LỤC Trang Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương - ỨNG DỤNG TIA X TRONG CHẨN ĐOÁN X - QUANG 1.1.Nguyên lý ứng dụng tia X chẩn đoán X-quang 1.2 Sự tạo thành tính chất tia X 10 1.2.1 Ống tia X 10 1.2.1.1 Ống tia X dùng cho chẩn đoán 12 1.2.1.2 Collimator 15 1.2.2 Phổ lượng – Chất lượng cường độ chùm tia – kVp mAs 16 1.2.2.1 Phổ lượng 16 1.2.2.2 Lượng tia X 17 1.2.2.3 Chất lượng tia X 21 1.2.3 Phân bố góc tia X 23 Chương - CHE CHẮN LIỀU TRONG PHÒNG CHẨN ĐOÁN X-QUANG 26 2.1 Cơ sở việc che chắn cho thiết bị hình ảnh X-quang y tế 26 2.2 Vật liệu che chắn 26 2.2.1 Chì 28 2.2.2 Bê tông 28 2.2.3 Thạch cao 28 2.2.4 Thép 28 2.3 Các yếu tố thiết kế che chắn 28 2.3.1 Tường bên 28 2.3.2 Tường bên 29 2.3.3 Cửa 30 2.3.4 Cửa sổ 30 2.3.5 Sàn nhà trần nhà 30 2.4 Thiết lập hệ X-quang 31 2.5 Mục đích thiết kế che chắn cho thiết bị hình ảnh X-quang y tế liều hiệu dụng 32 2.6 An toàn xạ 32 Chương III - MÔ PHỎNG LIỀU TRONG PHÒNG MÁY X-QUANG SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP 34 3.1 Phương pháp Monte Carlo 34 3.2 Chương trình MCNP (Monte Carlo N-Particle code) 34 3.2.1 Cấu trúc file input chương trình MCNP 34 3.2.1.1 Thẻ bề mặt 35 3.2.1.2 Thẻ ô 36 3.2.1.3 Thẻ liệu 37 3.3 Mô MCNP phòng X-quang thông thường 37 3.3.1 Cấu trúc hình học phòng X-quang thông thường mô MCNP 37 3.3.2 Các thông số phòng X-quang 39 3.3.3 Nguồn phát tia X 39 3.3.4 Mô tả đánh giá suất liều vị trí MCNP5 40 3.4 Kết thảo luận 41 3.4.1 Khảo sát phân bố suất liều xung quanh máy phát tia X 41 3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng hiệu ứng tán xạ thay đổi kích thước phòng lên suất liều nhận người có mặt phòng 44 3.4.3 Khảo sát suất liều bên phòng thay đổi vật liệu 49 3.4.3.1 Thạch cao 49 3.4.3.2 Barit 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 DANH MỤC CÔNG TRÌNH 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 57 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Kích thước tối thiểu cho phòng máy X-quang chẩn đoán, điều trị 33 Bảng 3.1 Các thông số phương trình bề mặt thông dụng 35 Bảng 3.2 Kết tính toán suất liều số điểm xung quanh đầu phát tia X bên phòng theo sơ đồ hình 3.6 (diện tích sử dụng 17,73m2) 42 Bảng 3.3 Kết tính toán suất liều điểm cách tường 30cm so sánh với kết vị trí thay đổi kích thước phòng - giảm chiều dài chiều rộng 20cm (diện tích phòng tương ứng 16,08m2) 45 Bảng 3.4 Kết tính toán suất liều điểm cách tường 40cm so sánh với kết vị trí thay đổi kích thước phòng - giảm chiều dài chiều rộng 30cm (diện tích phòng 15,29m2) 46 Bảng 3.5 Tính toán suất liều điểm cách tường 60cm so sánh với kết vị trí thay đổi kích thước phòng - giảm chiều dài chiều rộng 50cm (diện tích phòng 13,76m2) 47 Bảng 3.6 Kết tính toán suất liều vị trí bệnh nhân nằm 49 Bảng 3.7 Kết tính toán suất liều (µSv/h) thay bê tông thạch cao dày 10cm, giữ nguyên chì 2mm 49 Bảng 3.8 Tỉ số kết hai suất liều đo theo bảng 3.7 50 Bảng 3.9 Trình bày kết tính toán suất liều (µSv/h) điểm thay chì barit 2mm, 3,5mm, 3,3mm giữ nguyên bề dày bê tông 51 Bảng 3.10 Trình bày tỉ số kết suất liều đo theo bảng 3.9 bảng 3.7 51 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ Hình 1.1 Ảnh chụp X-quang: Xương hấp thụ tia X lượng cao, tia X xuyên qua; mô mềm hấp thụ lượng thấp, tia X xuyên qua nhiều Hình 1.2 Ống tia X phòng máy X-quang 10 Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo ống tia X 11 Hình 1.4 a) Anode có line focus spot cố định ; b) Anode có line focus spot xoay13 Hình 1.5 Sự thay đổi kích cỡ focus spot theo vị trí trường tia X 14 Hình 1.6 Sơ đồ anode xoay 14 Hình 1.7 Kích thước focal spot 15 Hình 1.8 Mô tả hệ Collimator 16 Hình 1.9 Phổ lượng tia X 17 Hình 1.10 Ảnh hưởng mAs lên cường độ phổ 18 Hình 1.11 Hiệu ứng điện ống (kVp) lên phổ tia X 19 Hình 1.12 Sơ đồ hiệu ứng vật liệu bia lên phổ tia X 19 Hình 1.13 Hiệu ứng việc lọc lên phổ tia X 20 Hình 1.14 Hiệu ứng tín hiệu điện lên phổ tia X 21 Hình 1.15 Phân bố phổ xạ tạo electron 200 keV bắn phá vào 23 Hình 1.16 Phân bố cường độ tia X theo góc tạo electron tới bắn vào bia khác 24 Hình 1.17 Hiệu ứng chân 25 Hình 2.1 Minh họa cho xạ sơ cấp, tán xạ, rò rỉ xạ truyền qua phòng X-quang với bệnh nhân chụp phổi 27 Hình 2.2 Cấu trúc ván lót 31 Hình 3.1 Mặt cắt ngang phòng X-quang thông thường Những số vòng tròn biểu diễn ô, số hình vuông biểu diễn mặt 38 Hình 3.2 Mặt cắt dọc phòng X-quang thông thường 38 Hình 3.3 Mô tả mặt cắt dọc ngang bia vonfram 39 Hình 3.4 Mặt cắt dọc ngang lọc nhôm (Gốc O nằm mặt lọc) 39 Hình 3.5 Mô tả vị trí hệ trục tọa độ, kích thước hình học hệ cathode – bia anode lọc nhôm 40 Hình 3.6 Sơ đồ điểm khảo sát phân bố suất liều quanh ống tia X bên phòng X-quang 41 MỞ ĐẦU Hiện nay, X-quang thủ thuật cận lâm sàng không đắt tiền thực cách nhanh chóng, thích hợp để chẩn đoán viêm phổi, viêm khớp, gãy xương, bệnh lý tim, phổi, dày, đầu, ngực, bụng, mạch máu… Chụp Xquang phương pháp tốt chẩn đoán hình ảnh, giúp bác sĩ thấy tình trạng bên thể bệnh nhân, tạo điều kiện cho khâu chẩn đoán bệnh xác Tuy nhiên, việc chụp X-quang ẩn chứa nguy hiểm biện pháp bảo vệ thích đáng Liều thấp không gây tổn thương hiệu ứng quan sát Liều cao gây hiệu ứng cấp, ảnh hưởng đến hệ mạch máu, hệ tiêu hóa, hệ thần kinh trung ương, bao gồm triệu chứng như: buồn nôn, ói mửa, mệt mỏi, sốt, thay đổi máu thay đổi khác Đối với da, liều chiếu cao tia X gây ban đỏ, rụng tóc, bỏng, hoại tử, loét Tính nguy hiểm việc chụp X-quang thấp so với nguồn phóng xạ, mức độ ảnh hưởng nhỏ cộng đồng Tuy nhiên, việc kiểm soát chặt chẽ thường xuyên sở sử dụng máy X-quang bị buông lỏng Trong bệnh viện, việc sử dụng phòng X-quang gặp nhiều khó khăn vấn đề kích thước phòng hạn chế diện tích, phòng nhỏ dẫn đến liều chiếu lên bệnh nhân cao che chắn không đủ an toàn ảnh hưởng đến bệnh nhân, nhân viên xạ vận hành máy X-quang dân chúng khu vực Mục đích che chắn bảo đảm kích thước phòng hợp lý giảm thiểu tối đa liều chiếu đến bệnh nhân, nhân viên xạ dân chúng Luận văn thực với mục đích ứng dụng chương trình Monte Carlo MCNP mô phòng phòng X-quang nhằm khảo sát phân bố liều phòng X-quang, khảo sát liều tăng giảm kích thước phòng, khảo sát che chắn tường với vài vật liệu: bêtông, chì, barit, thạch cao Với mục đích nêu trên, luận văn hoàn thành với chương sau: Chương – Ứng dụng tia X chẩn đoán X-quang: trình bày vấn đề nguyên lý việc ứng dụng tia X chẩn đoán X-quang, tạo thành tính chất tia X Chương – Che chắn liều phòng chẩn đoán X-quang: trình bày sở việc che chắn cho thiết bị hình ảnh X-quang y tế, vài vật liệu sử dụng che chắn, yếu tố thiết kế che chắn, thiết lập hệ X-quang, mục đích thiết kế che chắn cho thiết bị hình ảnh X-quang y tế, liều hiệu dụng an toàn xạ Chương – Mô suất liều phòng máy X-quang sử dụng chương trình MCNP: trình bày phương pháp Monte Carlo, chương trình MCNP ứng dụng chương trình vào việc mô phòng X-quang; khảo sát phân bố suất liều phòng, khảo sát phân bố suất liều thay đổi kích thước phòng, thay đổi vật liệu; đánh giá hiệu ứng tán xạ thay đổi kích thước phòng; đánh giá hiệu ứng che chắn thay đổi vật liệu Từ rút kết luận an toàn phóng xạ phòng máy X-quang khảo sát Chương ỨNG DỤNG TIA X TRONG CHẨN ĐOÁN X-QUANG Bức xạ ứng dụng y học nhằm hai mục đích chính: chẩn đoán điều trị Việc chẩn đoán xạ dựa khả đâm xuyên mạnh xạ, giúp người ta nhìn thấy phận bên thể Ứng dụng điều trị dựa tác dụng sinh học (giết chết tế bào) xạ ion hóa Bức xạ dao hai lưỡi, người sử dụng phải hiểu biết mặt lợi hại để ứng dụng xạ cách tối ưu, nghĩa vừa hiệu vừa an toàn 1.1 Nguyên lý ứng dụng tia X chẩn đoán X-quang Khi chiếu chùm tia X qua thể người, khả xuyên thấu dễ dàng tia X, nên số tia X chịu tương tác với phận thể suy yếu đi, phần lại qua thể Mức độ suy yếu tia X phụ thuộc vào cấu trúc khác (thịt, xương, không khí) mà tia X gặp phải đường Phần qua gọi tia X dư (remnant X ray) Nếu phía sau thể người, ta đặt phim ảnh, tia X dư làm thay đổi tính chất phim ảnh Sau xử lý phim ta nhìn thấy thay đổi mắt thường Nhìn phim, ta thấy cấu trúc thể Kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh tia X phát triển nhanh chóng thời gian gần đây, nhờ vào tiến nhảy vọt kỹ thuật máy tính Ngày người ta tạo ảnh có chất lượng cao Phương pháp chẩn đoán CT cho phép tái tạo hình ảnh chiều phổ biến Hiện kỹ thuật X-quang chuyên môn hóa Kỹ thuật chụp hay rọi ảnh X-quang đơn giản áp dụng rộng rãi, người ta gọi X- quang thông thường (conventional radiology) Với việc sử dụng kỹ thuật máy tính, người ta xử lý ảnh kỹ thuật số Đó X-quang kỹ thuật số (digital X ray image) 48 114 -199 84 -24 4,87 4,93 0,06 115 -199 50 -24 5,43 6,20 0,77 116 -199 -24 5,86 6,11 0,25 117 -199 -60 -24 5,23 5,63 0,41 118 -199 -120 -24 3,85 4,25 0,41 Nhìn chung, kết cho thấy kích thước phòng nhỏ hiệu ứng tăng suất liều tán xạ biên tường lan rộng ra, độ tăng suất liều lớn Ở kích thước phòng 13,76m3, giá trị độ tăng suất liều tăng lên 1,3µSv/h (xem bảng 3.5) Để đánh giá mức liều thay đổi tán xạ ảnh hưởng trực tiếp lên bệnh nhân, tính toán suất liều hấp thụ vị trí giường bệnh nhân nằm (0,0, - 80) cm chưa thay đổi kích thước phòng giảm kích thước phòng Kết trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6 cho thấy suất liều vị trí giường bệnh nhân tăng 0,09µSv/h giảm kích thước phòng từ 17,73m2 xuống 16,08m2, 0,15µSv/h giảm 15,29m2 0,37µSv/h giảm kích thước phòng 13,76m2 Kết cho thấy giảm kích thước phòng, suất liều tán xạ tăng lên vị trí gần vách tường hay vật gây tán xạ Độ tăng suất liều điểm gần tường che chắn tăng nhiều có nơi lên đến 1,3µSv/h kích thước phòng 13,76m2 Tuy nhiên đến vị trí giường bệnh suất liều 0,37µSv/h Chú ý người bệnh chịu liều chiếu không thường xuyên, cho phép tối đa lần/1 năm ca chẩn đoán thông thường Với chế độ chiếu chụp bình thường, suất liều trung bình cho lần chẩn đoán cỡ 100µSv/h Nếu cho thời gian chiếu chụp tối đa 500ms, liều tổng nhận lần chụp 0,014µSv liều tổng nhận với lần chiếu 0,042µSv Giá trị nhỏ nhiều mức giới hạn năm dân chúng (1mSv) Từ kết sơ kết luận với phòng chụp X-quang có diện tích khoảng 14m2 nói chung thỏa mãn tiêu chí an toàn xạ, 49 nhiên ý vị trí bệnh nhân chụp X-quang cần tránh sát tường Nếu gần tường nên lót thêm chất có Z nhẹ để giảm hiệu ứng tán xạ Bảng 3.6 Kết tính toán suất liều vị trí bệnh nhân nằm Suất liều hấp thụ vị trí bệnh nhân nằm (µSv/h) Chưa thay đổi kích thước phòng Giảm chiều dài rộng 20cm Giảm chiều dài rộng 30cm Giảm chiều dài rộng 50cm 107,57 107,66 107,72 107,94 0,09 0,15 0,37 Độ tăng suất liều (µSv/h) 3.4.3 Khảo sát suất liều bên phòng thay đổi vật liệu 3.4.3.1 Thạch cao Thay bê tông thạch cao dày 10cm, chì 2mm giữ nguyên, khảo sát số điểm 62, 63, 64, 65, 66, 67, 69 hình 3.6 so sánh với kết tường bê tông, ta kết bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết tính toán suất liều (µSv/h) thay bê tông thạch cao dày 10cm, giữ nguyên chì 2mm Điểm X (cm) Y (cm) Z (cm) Suất liều (bê tông 10cm, chì 2mm) (µSv/h) Suất liều (thạch cao 10cm, chì 2mm) (µSv/h) 62 0,0 -270,2 -24 4,82E-10 1,72E-08 63 211,2 -270,2 -24 2,64E-14 7,59E-12 64 -279,2 -270,2 -24 3,29E-13 8,82E-09 65 -279,2 0,0 -24 4,43E-10 2,44E-08 66 -279,2 164,2 -24 2,38E-16 1,98E-13 67 211,2 0,0 -24 7,34E-10 2,65E-08 68 211,2 164,2 -24 3,95E-14 1,17E-11 69 0,0 164,2 -24 1,16E-09 4,22E-08 50 Dựa vào kết hai suất liều ứng với hai vật liệu che chắn bê tông thạch cao bảng 3.7, ta tính tỉ số hai kết cho bảng 3.8 Bảng 3.8 Tỉ số hai suất liều đo theo bảng 3.7 Điểm Tỉ số hai suất liều (thạch cao/bê tông) 62 35,8 63 287,0 64 26800,0 65 55,1 66 833,0 67 36,1 68 295,0 69 36,3 Dựa vào bảng 3.8, ta rút nhận xét: ứng với bề dày tường, suất liều lại tia X qua vật liệu thạch cao lớn suất liều qua vật liệu bê tông Tuy nhiên tỷ lệ hấp thụ điểm khác không giống nhau, đặc biệt góc phòng Điều lý giải đóng góp thành phần tán xạ lên vật liệu khác nhau, hướng khác Kết cho thấy ứng với bề dày vật liệu, bê tông che chắn tốt thạch cao 3.4.3.2 Barit Theo tài liệu [10] barit loại vật liệu có giá thành tương đối rẻ chì lại có khả che chắn tốt gây tán xạ gây nhiễm độc chì Vì luận văn thử thay chì barit với bề dày khác để khảo sát tính che chắn xạ từ tìm bề dày thích hợp thay cho chì Việc khảo sát thực sau: thay chì barit với bề dày khác nhau, giữ nguyên bề dày bê tông, tính toán suất liều 51 vị trí 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 Kết tính toán suất liều trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Kết tính toán suất liều (µSv/h) điểm thay chì barit 2mm, 3,5mm, 3,3mm giữ nguyên bề dày bê tông Điểm X (cm) Y (cm) Z (cm) Suất liều (tường bê tông 10cm, barit 2mm) (µSv/h) Suất liều (tường bê tông 10cm, barit 3,5mm) (µSv/h) Suất liều (tường bê tông 10cm, barit 3,3mm) (µSv/h) 62 0,0 -270,2 -24 1,81E-08 2,59E-10 4,49E-10 63 211,2 -270,2 -24 6,20E-12 1,06E-14 2,43E-14 64 -279,2 -270,2 -24 4,41E-11 1,44E-13 3,04E-13 65 -279,2 0,0 -24 1,60E-08 2,39E-10 4,13E-10 66 -279,2 164,2 -24 1,53E-13 8,00E-17 2,15E-16 67 211,2 0,0 -24 2,75E-08 3,94E-10 6,84E-10 68 211,2 164,2 -24 9,49E-12 1,57E-14 3,63E-14 69 0,0 164,2 -24 4,31E-08 2,26E-10 1,09E-09 Bảng 3.10 Tỉ số suất liều đo tường lót chì tường lót barit bề dày khác Điểm 62 63 64 65 66 Tường bê tông 10cm, chì 2mm (1) 4,82E-10 2,64E-14 3,29E-13 4,43E-10 2,38E-16 Suất liều (µSv/h) Tường bê Tường bê tông tông 10cm, 10cm, barit 2mm barit (2) 3,5mm (3) 2,59E-10 1,81E-08 1,06E-14 6,20E-12 1,44E-13 4,41E-11 2,39E-10 1,60E-08 8,00E-17 1,53E-13 Tỷ số suất liều Tường bê tông 10cm, barit 3,3mm (4) 4,49E-10 2,43E-14 3,04E-13 4,13E-10 2,15E-16 (1)/(2) (1)/(3) 2,66E-02 1,86 4,26E-03 2,50 7,46E-03 2,29 2,77E-02 1,85 1,56E-03 2,97 (1)/(4) 1,07 1,09 1,08 1,07 1,11 52 67 68 69 7,34E-10 3,95E-14 1,16E-09 2,75E-08 9,49E-12 4,31E-08 3,94E-10 1,57E-14 2,26E-10 6,84E-10 3,63E-14 1,09E-09 2,67E-02 4,16E-03 2,69E-02 1,86 2,52 1,86 1,07 1,09 1,07 Dựa vào bảng 3.10, ta thấy ứng với bề dày bê tông thay chì 2mm barit 2mm, suất liều qua tường che chắn có lót chì nhỏ barit Và tăng bề dày barit lên 3,3mm hai suất liều không đáng kể Như vậy, ứng với bề dày, chì che chắn tốt barit chút Tuy nhiên ta thay chì 2mm barit tăng bề dày barit lên 3,3mm 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong luận văn này, thực vấn đề sau: - Tìm hiểu nguyên lý ứng dụng tia X chẩn đoán X-quang, cấu tạo - Tìm hiểu vật liệu che chắn kích thước giới hạn phòng máy X- ống phát tia X sử dụng chẩn đoán quang, suất liều giới hạn cho nhân viên công chúng theo Tiêu chuẩn Việt Nam - Tìm hiểu chương trình mô MCNP - Sử dụng chương trình MCNP để mô phòng máy X-quang chẩn - Từ khảo sát phân bố suất liều xung quanh phòng, tường đoán bệnh viện Nhi đồng che chắn - Khảo sát ảnh hưởng kích thước phòng lên phân bố liều tán xạ tia X - Khảo sát ảnh hưởng vật liệu che chắn với mục đích an toàn phóng xạ xung quanh phòng, đặc biệt lên người chiếu chụp X-quang cho phòng máy X-quang nghiên cứu Kết tính toán phân bố suất liều phòng máy X-quang khảo sát cho thấy thỏa mãn tiêu chí an toàn phóng xạ Kết khảo sát phân bố suất liều bên phòng trước sau thay đổi kích thước phòng cho thấy giảm kích thước phòng, suất liều tán xạ tăng lên vị trí gần vách tường hay vật gây tán xạ Độ tăng suất liều điểm gần tường che chắn tăng nhiều có nơi lên đến 1,3µSv/h kích thước phòng 13,76m2 Tuy nhiên đến vị trí giường bệnh suất liều 0,37µSv/h Từ kết sơ kết luận với đầu chụp X-quang khảo sát diện tích phòng khoảng 14m2 nói chung thỏa mãn tiêu chí an toàn xạ, nhiên ý vị trí bệnh nhân chụp X-quang cần tránh sát tường Nếu gần tường nên lót thêm chất có Z nhẹ để giảm hiệu ứng tán xạ 54 Kết khảo sát vật liệu che chắn cho thấy, với bề dày gần gấp rưỡi bề dày chì tương ứng, barit vật liệu thích hợp để thay chì tính che chắn hiệu quả, rẻ tiền, không gây ô nhiễm hiệu ứng tán xạ giảm Do bước đầu nghiên cứu vấn đề nên kết luận văn nhiều hạn chế như: - Chưa kịp thời gian để khảo sát thay đổi kích thước phòng xuống đến 12m2 - mức thấp thành phố HCM - Cần khảo sát ảnh hưởng suất liều từ kích thước phòng phòng hình chữ nhật phòng hình vuông - Cần khảo sát nhiều góc chiếu chụp khác (chụp cho bệnh nhân nằm - Nghiên cứu kích thước phòng nhỏ, thêm lót tường vật chất nhẹ để - Chưa có đầy đủ thông tin hệ X-quang khảo sát, nên việc mô chưa chụp cho bệnh nhân đứng) giảm tán xạ phân bố tán xạ thay đổi sao? xác Những hạn chế nêu mục tiêu thực cho nhóm nghiên cứu lĩnh vực 55 DANH MỤC CÔNG TRÌNH Trương Thị Hồng Loan, Lưu Thị Vàng, Phan Trọng Thanh, Phan Thị Quý Trúc, Thái Mỹ Phê, Đặng Nguyên Phương, Trần Ái Khanh (2011), “Mô phân bố suất liều xung quanh phòng X-quang chẩn đoán chụp nha chương trình MCNP5”, Hội nghị Khoa học Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ IX, Ninh Thuận, Việt Nam 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Châu Văn Tạo (2004), An toàn xạ ion hóa, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh Tiếng Anh [2] G Mcvey, D Phil and H Weatherburn (2004), “A study of scatter in diagnostic X-ray rooms”, Medical Physics Department, The Churchill, Oxford Radcliffe Hospital NHS Trust, Headington, Oxford OX3 7LJ, UK [3] Harold Elford Johns and John Robert Cunningham (1983), The Physics of Radiology, Charles C Thomas, U.S.A [4] National Council on Radiation Protection and Measurements (1976), “Structural shielding design and evaluation for medical use of X rays and gamma rays of energies up to 10MeV”, NCRP Report No 9, Washington [5] National Council on Radiation Protection and Measurements (2005), “Structural Shielding Design for Medical X-Ray Imaging Facilities”, NCRP Report No 147, Bethesda [6] Ralph C Christensen, Joseph A Sayeg (1978), “Attenuation characteristics of Gypsum wallboard”, Departments of Health Radiation Sciences and Radiation Medicine, University of Kentucky, Lexington [7] Saad Abdulrrahman A Al-Shehri (2006), “Assessment of beam characteristics of some X-ray units at Security Forces Hospital and their applications in paediatric dose calculation”, The Department of Physics and Astronomy College of Science King Saud University Riyadh, Kingdom of Saudi Arabia [8] Sharon A Glaze, Nicholas J Schneiders, Stewart C Bushong (1978), “Use of Gypsum wallboard for diagnostic X-ray protective barriers”, Department of Radiology, Baylor College of Medicine, Houston [9] X-5 Monte Carlo Team (2003), “MCNP - A general Monte Carlo N-particle Transport Code”, Version 5, Los Alamos National Laboratory [10] http://vietnamgateway.org/science/ 57 PHỤ LỤC Bảng 3.2 Kết tính toán suất liều số điểm xung quanh đầu phát tia X bên phòng theo sơ đồ hình 3.6 (diện tích phòng 17,73 m2) Điểm X (cm) Y (cm) Z (cm) Suất liều Sai số (µSv/h) (%) 0,0 -146,0 -24 13,99 0,04 -249,0 -240,0 -24 1,96 0,17 -220,0 -240,0 -24 2,31 0,18 -200,0 -240,0 -24 2,05 0,08 -180,0 -240,0 -24 2,07 0,05 -160,0 -240,0 -24 2,19 0,03 -140,0 -240,0 -24 2,44 0,03 -120,0 -240,0 -24 2,61 0,02 -100,0 -240,0 -24 2,87 0,02 -80,0 -240,0 -24 3,30 0,06 10 -60,0 -240,0 -24 3,42 0,04 11 -40,0 -240,0 -24 3,59 0,04 12 -20,0 -240,0 -24 3,98 0,07 13 0,0 -240,0 -24 3,79 0,04 14 20,0 -240,0 -24 3,72 0,04 15 40,0 -240,0 -24 3,71 0,06 16 60,0 -240,0 -24 3,54 0,05 17 80,0 -240,0 -24 3,39 0,07 18 100,0 -240,0 -24 2,96 0,03 19 120,0 -240,0 -24 2,66 0,02 20 140,0 -240,0 -24 2,44 0,02 21 160,0 -240,0 -24 2,35 0,06 22 181,0 -240,0 -24 1,95 0,04 23 -249,0 -240,0 -24 1,96 0,17 58 24 -249,0 -200,0 -24 1,81 0,08 25 -249,0 -160,0 -24 2,45 0,14 26 -249,0 -140,0 -24 2,31 0,05 27 -249,0 -120,0 -24 2,63 0,09 28 -249,0 -100,0 -24 2,58 0,02 29 -249,0 -80,0 -24 2,79 0,02 30 -249,0 -60,0 -24 3,27 0,08 31 -249,0 -40,0 -24 3,40 0,07 32 -249,0 -20,0 -24 3,29 0,03 33 -249,0 0,0 -24 3,39 0,05 34 -249,0 20,0 -24 3,50 0,07 35 -249,0 40,0 -24 3,32 0,04 36 -249,0 60,0 -24 3,52 0,13 37 -249,0 80,0 -24 2,92 0,03 38 -249,0 100,0 -24 2,69 0,02 39 -249,0 120,0 -24 2,52 0,04 40 -249,0 134,0 -24 2,42 0,07 41 181,0 -240,0 -24 1,95 0,04 42 181,0 -200,0 -24 2,59 0,02 43 181,0 -160,0 -24 3,58 0,04 44 181,0 -120,0 -24 4,94 0,05 45 181,0 -80,0 -24 6,05 0,02 46 181,0 -40,0 -24 7,12 0,03 47 181,0 0,0 -24 8,12 0,04 48 181,0 40,0 -24 7,43 0,05 49 181,0 80,0 -24 6,18 0,03 50 181,0 120,0 -24 6,64 0,17 51 181,0 134,0 -24 4,67 0,07 52 -200,0 134,0 -24 3,48 0,02 53 -160,0 134,0 -24 4,98 0,02 54 -120,0 134,0 -24 7,39 0,02 59 55 -80,0 134,0 -24 11,11 0,03 56 -40,0 134,0 -24 14,61 0,02 57 0,0 134,0 -24 16,80 0,02 58 40,0 134,0 -24 15,91 0,04 59 80,0 134,0 -24 11,68 0,05 60 120,0 134,0 -24 8,10 0,05 61 160,0 134,0 -24 5,33 0,03 62 0,0 -270,2 -24 4,82E-10 0,20 63 211,2 -270,2 -24 2,64E-14 0,34 64 -279,2 -270,2 -24 3,29E-13 0,30 65 -279,2 0,0 -24 4,43E-10 0,21 66 -279,2 164,2 -24 2,38E-16 0,39 67 211,2 0,0 -24 7,34E-10 0,20 68 211,2 164,2 -24 3,95E-14 0,35 69 0,0 164,2 -24 1,16E-09 0,21 Bảng 3.3 Kết tính toán suất liều điểm cách tường 30cm so sánh với kết vị trí thay đổi kích thước phòng - giảm chiều dài chiều rộng 20cm (diện tích phòng 16,08 m2) Suất liều Suất liều chưa thay Sai số thay đổi kích Sai số Độ tăng suất Điểm X (cm) Y (cm) Z (cm) đổi kích (%) thước phòng (%) liều (µSv/h) thước phòng (µSv/h) (µSv/h) 70 -229 -220 -24 2,64 0,22 2,83 0,25 0,19 71 -200 -220 -24 2,36 0,07 2,73 0,15 0,37 72 -220 -24 4,84 0,04 4,85 0,05 0,01 73 161 -220 -24 2,61 0,03 2,62 0,05 0,01 74 -229 -200 -24 2,57 0,22 2,60 0,23 0,03 75 -229 -100 -24 3,19 0,02 3,19 0,02 0,00 76 -229 -24 4,13 0,02 4,21 0,05 0,08 60 77 161 -100 -24 6,79 0,02 7,08 0,04 0,29 78 161 -24 10,34 0,02 10,96 0,04 0,62 79 161 100 -24 6,95 0,02 7,49 0,06 0,54 80 161 114 -24 6,39 0,03 7,00 0,09 0,61 81 -200 114 -24 4,01 0,02 4,19 0,06 0,18 82 114 -24 25,58 0,03 25,83 0,03 0,25 83 100 114 -24 12,01 0,02 12,23 0,02 0,22 Bảng 3.4 Kết tính toán suất liều điểm cách tường 40cm so sánh với kết vị trí thay đổi kích thước phòng - giảm chiều dài chiều rộng 30cm (diện tích phòng 15,29 m2) Điểm X (cm) Y (cm) Z (cm) Suất liều chưa thay đổi kích thước phòng (µSv/h) Sai số (%) Suất liều thay đổi kích thước phòng (µSv/h) Sai số (%) 84 -219 -210 -24 3,09 0,25 3,36 0,27 0,27 85 -150 -210 -24 2,97 0,02 3,04 0,03 0,07 86 -210 -24 5,45 0,05 5,52 0,05 0,07 87 -219 -170 -24 2,54 0,04 2,57 0,05 0,03 88 -219 -100 -24 3,52 0,02 3,61 0,03 0,09 89 -219 -50 -24 4,31 0,02 4,64 0,07 0,33 90 -219 -24 4,61 0,02 4,74 0,04 0,13 91 -219 50 -24 4,35 0,02 4,97 0,10 0,62 92 151 -100 -24 7,58 0,02 8,28 0,06 0,70 93 151 -50 -24 10,71 0,03 10,76 0,03 0,05 94 151 -24 12,08 0,03 12,89 0,04 0,81 95 151 50 -24 10,69 0,02 10,91 0,02 0,22 96 151 104 -24 7,60 0,03 8,61 0,09 1,01 97 -180 104 -24 5,23 0,02 5,41 0,04 0,18 98 -150 104 -24 7,31 0,02 7,32 0,02 0,01 Độ tăng suất liều (µSv/h) 61 99 104 -24 31,66 0,02 31,74 0,02 0,08 100 100 104 -24 13,61 0,02 13,94 0,02 0,33 Bảng 3.5 Tính toán suất liều điểm cách tường 60cm so sánh với kết vị trí thay đổi kích thước phòng - giảm chiều dài chiều rộng 50cm (diện tích phòng 13,76 m2) Điểm X (cm) Y (cm) Z (cm) Suất liều chưa thay đổi kích thước phòng (µSv/h) 101 -199 -190 -24 3,37 0,23 3,95 0,28 0,58 102 -70 -190 -24 5,61 0,01 5,77 0,03 0,16 103 -190 -24 6,96 0,03 7,17 0,03 0,21 104 70 -190 -24 5,71 0,02 5,91 0,03 0,20 105 131 -190 -24 4,02 0,02 4,15 0,04 0,13 106 131 -150 -24 6,07 0,04 6,14 0,04 0,07 107 131 -70 -24 12,49 0,01 13,09 0,03 0,60 108 131 -24 17,23 0,01 18,40 0,03 1,17 109 131 84 -24 11,68 0,05 12,71 0,06 1,03 110 70 84 -24 27,21 0,01 28,28 0,02 1,07 111 84 -24 53,45 0,01 54,70 0,02 1,26 112 -60 84 -24 31,67 0,01 32,55 0,02 0,87 113 -120 84 -24 12,89 0,01 12,93 0,02 0,05 114 -199 84 -24 4,87 0,03 4,93 0,05 0,06 115 -199 50 -24 5,43 0,02 6,20 0,08 0,77 116 -199 -24 5,86 0,02 6,11 0,03 0,25 117 -199 -60 -24 5,23 0,02 5,63 0,06 0,41 118 -199 -120 -24 3,85 0,02 4,25 0,06 0,41 Sai số (%) Suất liều thay đổi kích thước phòng (µSv/h) Sai số (%) Độ tăng suất liều (µSv/h) 62 Bảng 3.7 Trình bày kết tính toán suất liều (µSv/h) thay bê tông thạch cao dày 10cm, chì 2mm Điểm Suất liều (bê tông 10cm, chì 2mm) Sai số (%) Suất liều (thạch cao 10cm, chì 2mm) Sai số (%) X (cm) Y (cm) Z (cm) 62 0,0 -270,2 -24 4,82E-10 0,20 1,72E-08 0,18 63 211,2 -270,2 -24 2,64E-14 0,34 7,59E-12 0,30 64 -279,2 -270,2 -24 3,29E-13 0,30 8,82E-09 0,99 65 -279,2 0,0 -24 4,43E-10 0,21 2,44E-08 0,38 66 -279,2 164,2 -24 2,38E-16 0,39 1,98E-13 0,38 67 211,2 0,0 -24 7,34E-10 0,20 2,65E-08 0,18 68 211,2 164,2 -24 3,95E-14 0,35 1,17E-11 0,31 69 0,0 164,2 -24 1,16E-09 0,21 4,22E-08 0,19 Bảng 3.9: Trình bày kết tính toán suất liều (µSv/h) điểm thay chì barit 2mm, 3,5mm 3,3 mm giữ nguyên bề dày bê tông Điểm X (cm) Y (cm) Z (cm) Suất liều (tường bê tông 10cm, barit 2mm) Sai số (%) Suất liều (tường bê tông 10cm, barit 3,5mm) Sai số (%) Suất liều (tường bê tông 10cm, barit 3,3mm) Sai số (%) 62 0,0 -270,2 -24 1,81E-08 0,16 2,59E-10 0,21 4,49E-10 0,21 63 211,2 -270,2 -24 6,20E-12 0,24 1,06E-14 0,36 2,43E-14 0,34 64 -279,2 -270,2 -24 4,41E-11 0,22 1,44E-13 0,33 3,04E-13 0,31 65 -279,2 0,0 -24 1,60E-08 0,15 2,39E-10 0,22 4,13E-10 0,21 66 -279,2 164,2 -24 1,53E-13 0,29 8,00E-17 0,42 2,15E-16 0,40 67 211,2 0,0 -24 2,75E-08 0,15 3,94E-10 0,21 6,84E-10 0,20 68 211,2 164,2 -24 9,49E-12 0,25 1,57E-14 0,37 3,63E-14 0,36 69 0,0 164,2 -24 4,31E-08 0,15 2,26E-10 0,22 1,09E-09 0,21 [...]... - Phòng X-quang tổng hợp 30 4,5 - Phòng X-quang lo i có bơm thuốc cản 36 5,5 - Phòng t i rửa phim tự động 7 2,5 8 2,5 Các lo i phòng máy - Phòng chụp cắt lớp ( CY Scanner) - Phóng X-quang chụp ảnh răng - Phòng X-quang chụp ảnh vú quang để chụp mạch và tim - Phòng t i rửa phim không tự động + Gi i hạn liều đ i v i nhân viên bức xạ và dân chúng (theo TCVN 6866-2001) V i nhân viên bức xạ: Liều hiệu dụng. .. nhân viên này ph i được huấn luyện trong việc quản lý bức xạ và là đ i tượng được kiểm tra xuyên suốt 2.6 An toàn bức xạ + Kích thước t i thiểu cho các phòng làm việc đ i v i các máy X-quang chẩn đoán, i u trị (Bảng 2.1) (theo TCVN 6561/1999) 33 Bảng 2.1 Kích thước t i thiểu cho các phòng máy X-quang chẩn đoán, i u trị Diện tích phòng Kích thước t i (m2) thiểu (m) + Hai chiều 28 4 + Ba chiều 40... không gian sàn đủ để thiết bị hoạt động an toàn Vùng bảo vệ sẽ được thiết kế để không có bức xạ tán xạ và sơ cấp đến vị trí ngư i i u khiển trong vùng bảo vệ 32 Vùng bảo vệ sẽ có một dụng cụ quan sát mà cho phép ngư i i u khiển quan sát bệnh nhân trong suốt quá trình chiếu Ngư i i u khiển ph i quan sát được wall bucky và bàn X-quang cũng như bệnh nhân 2.5 Mục đích thiết kế che chắn cho thiết bị... khác trong bệnh viện và những vùng xung quanh Lưu ý đến việc huấn luyện nhân viên X- quang và những nhân viên khác cũng như công chúng hay lui t i nhi u khu vực gần khu vực được kiểm soát như phòng đọc phim và phòng nghỉ Nhân viên làm việc trong vùng kiểm soát (nhân viên bức xạ) có khả năng bị chiếu xạ lớn trong khi làm nhi m vụ hoặc chịu trách nhi m trực tiếp hay liên quan đến việc sử dụng và kiểm soát... của chùm tia A khi được lọc v i nhôm dày 1mm Đường cong C là kết quả khi chùm tia B được thêm vào tấm lọc thiếc dày 0,25mm HVL và hiệu ứng lọc trong chẩn đoán X-quang [3] Nếu không cẩn thận, việc chẩn đoán bằng tia X có thể gây nguy h i thật sự đến bệnh nhân Thông thường việc sử dụng tấm lọc thận trọng có thể giảm liều đến bệnh nhân nếu không có bất kỳ hiệu ứng có h i nào lên việc chẩn đoán của phim... lượng khi sử dụng chì để che chắn Mặt khác, cho việc thiết lập tia X 1MV, bề dày bê tông chỉ lớn hơn khoảng 6 lần và nặng hơn khoảng 25% so v i khi dùng chì để che chắn và ít tốn kém chi phí hơn nhi u Khi quan tâm 28 đến không gian phòng chiếu, ngư i ta sử dụng chì hoặc thép như là vật che chắn một phần hoặc toàn bộ trong việc che chắn bức xạ năng lượng cao [4] 2.2.1 Chì [4] Chì được thiết lập ở nhi u... hình ảnh X-quang y tế và liều hiệu dụng [5] Mục đích thiết kế che chắn khác nhau cho khu vực được kiểm soát và không được kiểm soát Khu vực được kiểm soát là khu vực được gi i hạn mà liều chiếu đến nhân viên bức xạ dư i sự giám sát của cá nhân có nhi m vụ trong việc bảo vệ bức xạ i u này có nghĩa là i u kiện làm việc được kiểm soát cho mục đích bảo vệ bức xạ Trong những phương tiện mà sử dụng tia X cho... trong V i lo i của vật liệu che chắn được sử dụng cho tường a) Chì lá Chì lá là vật liệu truyền thống được sử dụng cho việc che chắn tường trong phòng chụp X-quang Đ i v i ứng dụng che chắn i n hình, một tấm chì được dán 29 v i một tấm dát tường thạch cao và lắp chì hướng vào trong bằng đinh ốc gỗ hay kim lo i Đinh ốc được sử dụng không gây ra bức xạ rò rỉ đáng kể Thật ra, đinh thép hoặc đinh ốc làm... bức xạ • Việc che chắn bảo vệ giữa cá nhân và nguồn bức xạ Việc che chắn bức xạ được đưa ra trong chương này [5] 2.2 Vật liệu che chắn Hầu hết các lo i vật liệu có thể được sử dụng cho việc che chắn bức xạ nếu được sử dụng v i một bề dày đủ để làm suy yếu bức xạ ở mức độ quy định Mặc dù hai lo i vật liệu được sử dụng hầu hết cho che chắn là chì và bê tông, nhưng những vật liệu khác cũng có ưu i m cho... chụp phim, ngư i vận hành có thể đặt th i gian phát tia X, hoặc như trong một số máy hiện đ i, đặt lượng mAs Đ i lượng này thực chất là tích số giữa cường độ dòng i n trong ống tia X (tính bằng mA) và th i gian chiếu, tính bằng giây (s) Rõ ràng khi mAs càng lớn, thì lượng tia X i đến phim càng nhi u N i chung khi đó ảnh càng rõ hơn Tùy thuộc vào bề dày của vùng cơ thể được khảo sát mà ngư i vận hành ... dụng chương trình Monte Carlo MCNP mô phòng phòng X-quang nhằm khảo sát phân bố liều phòng X-quang, khảo sát liều tăng giảm kích thước phòng, khảo sát che chắn tường với vài vật liệu: bêtông,... Tính toán phân bố suất liều xung quanh máy phát tia X phòng; Khảo sát ảnh hưởng kích thước phòng lên liều tán xạ phòng máy X-quang; Khảo sát tính che chắn an toàn số loại vật liệu thông dụng Chú... hình ảnh X-quang y tế, vài vật liệu sử dụng che chắn, yếu tố thiết kế che chắn, thiết lập hệ X-quang, mục đích thiết kế che chắn cho thiết bị hình ảnh X-quang y tế, liều hiệu dụng an toàn xạ Chương