bức xạ ion hóa và cơ thể sống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÝ BỨC XẠ ION HÓA VÀ CƠ THỂ SỐNG Luận văn tốt nghiệp Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Ths.GVC Hoàng Xuân Dinh Huỳnh Mỹ Như Mã số SV: 1117556 Lớp: Sư phạm Vật Lý – Tin Học Khóa: 37 Cần Thơ, Năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thực Các số liệu, kết phân tích luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu trước Mọi tham khảo, trích dẫn rõ nguồn danh mục tài liệu tham khảo luận văn Cần Thơ, ngày 20 tháng 05 năm 2015 Tác giả Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống MỤC LỤC Phần MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích đề tài Giới hạn đề tài Phương pháp phương tiện thực Các bước thực Phần NỘI DUNG Chương 1: TƯƠNG TÁC CỦA BỨC XẠ ION HÓA VỚI VẬT CHẤT 1.1 Tương tác hạt vi mô tích điện với vật chất 1.1.1 Hạt vi mô tương tác với điện tử quĩ đạo 1.1.2 Hạt vi mô tương tác với hạt nhân nguyên tử 1.2 Tương tác photon lượng cao (tia gamma tia X) với vật chất 1.2.1 Hiệu ứng quang điện 1.2.2 Hiệu ứng Comton 1.2.3 Hiệu ứng tạo cặp 1.3 Định luật hấp thụ xạ ion hoá 1.3.1 Đối với tia  1.3.2 Đối với tia , tia , tia X 1.4.Liều lượng xạ 11 1.4.1 Các khái niệm liều lượng xạ 11 1.4.2 Xác định liều lượng xạ 12 Chương 2: TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ION HOÁ 15 2.1 Cơ chế tác dụng trực tiếp 15 2.2 Cơ chế tác dụng gián tiếp 16 2.3 Tổn thương xạ ion hóa 18 2.3.1 Tổn thương mức độ phân tử 18 2.3.2 Tổn thương mức độ tế bào – Độ nhạy cảm phóng xạ 20 2.3.3 Tổn thương mô 29 2.3.4 Tổn thương toàn thân 30 GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh i SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng xạ ion hóa lên thể sống 32 2.4.1 Ảnh hưởng chất lượng tia 32 2.4.2 Tác dụng liều lượng, suất liều, tốc độ chiếu yếu tố thời gian 33 2.4.3 Ảnh hưởng môi trường chiếu 35 Chương 3: ỨNG DỤNG MỘT SỐ KỸ THUẬT VẬT LÝ NGUYÊN TỬ VÀ HẠT NHÂN VÀO Y SINH HỌC 36 3.1 Phân tích cấu trúc vật chất chùm tia 36 3.1.1 Phân tích cấu trúc vĩ mô vật chất 36 3.1.2 Phân tích cấu trúc vi mô vật chất tia X 38 3.2 Phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân 40 3.2.1 Cơ sở vật lý phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân 40 3.2.1.1 Mômen từ hạt nhân 40 3.2.1.2 Lưỡng cực từ từ trường 41 3.2.1.3 Nguyên lý phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân 42 3.2.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 44 3.2.2.1 Sự che chắn hạt nhân độ dịch chuyển hóa học 44 3.2.2.2 Tương tác spin – spin 45 3.2.3 Chụp hình cộng hưởng từ hạt nhân 46 3.2.3.1 Nguyên lý chụp hình NMR 46 3.2.3.2 Ứng dụng phương pháp chụp hình NMR 48 3.3 Ứng dụng đồng vị phóng xạ vào y sinh học 49 3.3.1 Các thiết bị ghi đo xạ thường dùng 49 3.3.1.1 Ghi đo phóng xạ dựa vào biến đổi hóa học 50 3.3.1.2 Ghi đo phóng xạ dựa vào đặc tính phát quang tinh thể dung dịch 50 3.3.1.3 Ghi đo dựa vào ion hóa chất khí 52 3.3.2 Phương pháp đánh dấu phóng xạ (chỉ thị phóng xạ) 57 3.3.3 Dùng nguồn chiếu tia 58 3.3.3.1 Nguồn chiếu xạ 58 3.3.3.2 Mục đích chiếu xạ 59 Chương 4: NHỮNG NGUYÊN TẮC VỀ AN TOÀN PHÓNG XẠ 62 4.1 Những nguồn chiếu xạ ảnh hưởng đến người 62 GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh ii SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống 4.2 Liều chiếu tối đa cho phép 63 4.3 Các biện pháp chủ yếu để đảm bảo an toàn phóng xạ 63 4.3.1 Điều chỉnh hoạt độ nguồn phóng xạ 63 4.3.2 Điều chỉnh trường chiếu, tăng khoảng cách giảm thời gian tiếp xúc 64 4.3.3 Biện pháp che chắn 65 4.3.3.1 Với tia X tia gamma 65 4.3.3.2 Với tia bêta âm 65 4.3.4 Các hóa chất bảo vệ 66 4.3.5 Tổ chức làm việc theo dõi kiểm tra 67 4.3.5.1 Cơ sở làm việc 67 4.3.5.2 Trang thiết bị phòng hộ 67 4.3.5.3 Các nội quy, kỷ luật 68 4.3.5.4 Theo dõi kiểm tra định kỳ 68 Phần KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh iii SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống Phần MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta biết chất phóng xạ phận tách rời trái đất, tồn trái đất Các chất phóng xạ tồn tự nhiên đất, không khí, thể chúng ta, cối thực phẩm Hàng ngày, người thường phải chịu chiếu xạ xạ tự nhiên từ trái đất, bên trái đất Các xạ ion hóa có từ nguồn khác nhau: từ tia vũ trụ, mặt trời trái đất, từ điều trị y tế, từ thể người nguồn nhân tạo khác Đối với nguồn chiếu xạ từ bên thể, tia vũ trụ nguồn chiếu xạ quan trọng Các xạ đến từ không gian bên trái đất, đặc biệt mặt trời Để tìm hiểu rõ tác dụng xạ ion hóa nguyên tắc an toàn phóng xạ định chọn đề tài “Bức xạ ion hóa thể sống” MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Tìm hiểu xạ ion hóa với vật chất, tác dụng xạ ion hóa lên thể sống nguyên tắc an toàn phóng xạ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Trong trình nghiên cứu đề tài “Bức xạ ion hoá thể sống”, nghiên cứu qua tài liệu báo chí, internet, không sâu vào thực tế PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN Phân tích tổng hợp tài liệu để viết luận văn CÁC BƯỚC THỰC HIỆN      Nhận đề tài Thu thập tài liệu liên quan viết đề cương Viết luận văn Chỉnh sửa luận văn Báo cáo luận văn GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống Phần NỘI DUNG Chương 1: TƯƠNG TÁC CỦA BỨC XẠ ION HÓA VỚI VẬT CHẤT Bức xạ ion hoá tượng môi trường vật chất xạ ion âm, ion dương điện tử tự cách trực tiếp hay gián tiếp tương tác nguyên tử, phân tử môi trường với nguồn chiếu xạ có lượng cao Khi gặp vật chất lượng xạ ion hoá truyền cho nguyên tử phân tử vật chất Cơ chế tương tác quan trọng định kỹ thuật thích hợp để ghi đo mà ảnh hưởng trực tiếp đến lớp vật chất xạ chiếu tới Sự tương tác gây nên hệ vật lý, hóa học, sinh học Về phương diện vật lý, chuyển giao lượng từ tia qua vật chất có hai chế là: kích thích ion hóa vật chất Kích thích trình nguyên tử phân tử hấp thụ giá trị lượng từ tia chuyển trạng thái lượng mới, không bền vững (trạng thái kích thích) mà không kéo theo tách rời (bứt) điện tử cấu tạo Nguyên tử phân tử kích thích dễ dàng nhanh chóng phát xạ lượng hấp thụ dạng photon, xạ nhiệt phản ứng hóa học để trở trạng thái ban đầu Ion hóa trình lượng từ tia tới làm bật điện tử quĩ đạo nguyên tử phân tử thành phần vật chất Từ tạo cặp ion: ion âm (hoặc điện tử) ion dương (phần lại nguyên tử phân tử) Bức xạ ion hóa chia làm hai loại: xạ dạng sóng điện từ photon, gamma, tia X (tia Rơnghen) xạ hạt vi mô tích điện không tích điện chùm điện tử, proton, mezon, nơtron, đơteri, hạt alpha, v.v… Vật chất có chất hai mặt sóng hạt luôn khăng khít Trong điều kiện định đó, chất sóng thể rõ lúc chất hạt bị lu mờ Trong điều kiện khác ngược lại 1.1 TƯƠNG TÁC CỦA HẠT VI MÔ TÍCH ĐIỆN VỚI VẬT CHẤT Khi chùm hạt vi mô tích điện dương tương tác với vật chất, thân hạt vi mô điện trường tương tác với điện tử quĩ đạo với hạt nhân nguyên tử vật chất Đó hạt vật chất có khối lượng điện tích định Vì lực tác dụng lực tĩnh điện F Giữa hai điện tích q q’ xuất lực hút chúng trái dấu lực đẩy dấu Độ lớn F tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách d hai điện tích: q.q ' (1.1) F=k d Xác suất tương tác hóa phụ thuộc vào mật độ, kích thước điện tích hạt tới đồng thời phụ thuộc mật độ, kích thước điện tích thành phần cấu tạo vật chất [1] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống 1.1.1 Hạt vi mô tương tác với điện tử quĩ đạo Khi tương tác với vật chất, hạt vi mô dễ dàng truyền phần lượng cho điện tử chuyển động quĩ đạo nguyên tử vật chất Năng lượng hấp thụ làm dịch chuyển điện tử từ quĩ đạo thấp lên quĩ đạo có lượng lớn mà không bứt điện tử khỏi nguyên tử Như hạt vi mô đưa nguyên tử trạng thái kích thích (trạng thái a Hình 1.1) Hình 1.1: Các trạng thái điện tử tương tác với hạt vi mô Trạng thái không tồn lâu dài mà nguyên tử dễ dàng trở trạng thái ổn định ban đầu cách phát xạ Năng lượng từ hạt tới làm điện tử quĩ đạo bứt khỏi nguyên tử Nguyên tử lúc đầu trung hòa điện trở thành cặp ion: ion âm (hoặc điện tử bị bật ra) ion dương (phần lại nguyên tử) Như nguyên tử (phân tử) bị ion hóa (Hình 1.1b) Điện tử bật có động định nên gây tượng ion hóa nguyên tử phân tử khác xung quanh Hạt vi mô tới va chạm với nguyên tử, phân tử vật chất không chuyển giao toàn lượng lần va chạm Năng lượng tia tới giá trị định hướng tia tới bị lệch nhiều tuỳ thuộc vào lực tương tác F độ lớn tiết diện tác dụng Phần lượng tia tới dùng để bứt điện tử khỏi quĩ đạo cung cấp cho điện tử động định Đó ion hóa trực tiếp Trên đường qua vật chất, hạt vi mô có nhiều lần va chạm tạo nhiều cặp ion Quĩ đạo đường thẳng Năng lượng tia tới giảm dần quĩ đạo Ở cuối quĩ đạo, hạt vi mô không lượng đủ lớn để ion hóa vật chất, liên kết với ion trái dấu để thành nguyên tử (phân tử) trung hòa điện tồn tự trạng thái chuyển động nhiệt Như vậy, dọc theo quĩ đạo hạt vi mô qua vật chất, xuất nhiều cặp ion Các ion không tồn lâu mà gây nên phản ứng hóa học kết hợp lại với để thành phân tử trung hòa điện Để biểu diễn độ lớn khả ion hóa người ta dùng khái niệm độ ion hóa tuyến tính Độ ion hóa tuyến tính đo số cặp ion hạt vi mô tới tạo đơn vị chiều dài dọc theo đường Giá trị lượng để tạo cặp ion không khí khô không lớn vào GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống khoảng 34eV Như chùm tia bêta có lượng 0,34MeV (của 131I chẳng hạn) tạo 10.000 cặp ion không khí điều kiện tiêu chuẩn Với hạt vi mô xác định tương tác với vật chất xác suất tương tác để gây ion hóa tỷ lệ với khối lượng, điện tích tốc độ hạt tới Điện tích khối lượng lớn, tốc độ bé xác suất tương tác lớn Vì cuối quĩ đạo, số cặp ion nhiều đoạn đầu Chính độ ion hóa hạt alpha lớn nhiều so với điện tử Sự lệch hướng quĩ đạo xảy hạt alpha so với điện tử Vì quĩ đạo hạt alpha thường gấp khúc quĩ đạo điện tử Chùm tia alpha phát từ nguồn xạ thường đơn (năng lượng tia riêng biệt chùm gần nhau) nên khả đâm xuyên tia từ nguồn giống Khả đâm xuyên vật chất chùm tia gọi quãng chạy Thông thường quãng chạy R tia alpha không vượt 10cm không khí; 0,1mm nước 0,06mm nhôm Vì việc che chắn chùm tia alpha dễ thực Hướng hạt bêta (điện tử) tương tác với vật chất bi lệch nhiều hơn, tạo quĩ đạo có nhiều gấp khúc (Hình 1.2) Vì quãng chạy R tia bêta quĩ đạo thực tế vật chất mà tính bề dày cực đại lớp vật chất mà xuyên qua Phổ lượng chùm bêta đa (tức gồm tia từ lượng thấp đến lượng cao), có khái niệm quãng chạy trung bình chùm bêta Hình 1.2: Hướng điện tử tương tác với vật chất Trong y sinh học, hiệu ứng xảy phụ thuộc vào độ ion hóa tuyến tính Nhưng để áp dụng cho tất xạ kể photon người ta dùng khái niệm hệ số truyền lượng tuyến tính viết tắt theo tiếng Anh LET (Linear Energy Transfer) để diễn đạt giá trị lượng chùm tia chuyển giao cho vật chất: LET = E x (1.2) ΔE giá trị lượng từ hạt vi mô photon chuyển giao chiều dài Δx quĩ đạo Đơn vị đo LET J/m KeV/m Giá trị LET nói lên khả ion hoá tỷ lệ với độ ion hoá tuyến tính chùm hạt vi mô Như với tia tới khác có lượng giá trị LET khác khả ion hoá chúng khác LET hạt alpha lớn hạt bêta photon gamma Giá trị GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống LET đoạn cuối quĩ đạo hạt lớn đầu quĩ đạo cuối quĩ đạo vận tốc hạt chậm hơn, xác suất tương tác lớn độ ion hoá lớn Bảng 1.1 cho biết giá trị LET số xạ [1] Bảng 1.1 Giá trị LET xạ ion hóa [1] Bức xạ Điện tích -1 Điện tử +1 Proton Alpha Nơtron +2 Tia X,  Năng lượng tia(MeV) Giá trị LET (keV/µm) 0,0001 12,3 0,01 2,3 0,1 0,42 1,0 0,25 thấp 92 16 10 thấp 260 140 95 2,5 15 ÷ 80 14,1 ÷ 30 Từ bóng 200KV 0,4 ÷ 36 Từ nguồn Co – 60 0,2 ÷ 1.1.2 Hạt vi mô tương tác với hạt nhân nguyên tử Khi hạt vi mô tích điện tới gần hạt nhân nguyên tử vật chất (cũng mang điện) chúng tương tác với Sự tương tác tạo lực hút đẩy hoá theo dấu điện tích hạt tới Độ lớn lực tĩnh điện phụ thuộc vào yếu tố nêu Khối lượng hạt tới nhỏ nhiều so với hạt nhân nguyên tử nên quĩ đạo vận tốc bị thay đổi nhiều, tạo chuyển động cong Đó chuyển động có gia tốc (Hình 1.3 Hình 1.4) Theo điện động lực học cổ điển, hạt vi mô tích điện chuyển động có gia tốc phát sóng điện từ (bức xạ photon) Hiện tượng xảy với tất hạt vi mô đặc biệt quan trọng điện tử Bức xạ photon phát gọi xạ hãm (Bremsstrahlung Braking radiation) Năng lượng xạ hãm phụ thuộc vào độ giảm vận tốc (gia tốc) chuyển động,nghĩa phụ thuộc vào giá trị điện tích Z hạt nhân nguyên tử, điện tích Z khối lượng m hạt tới Phổ lượng chùm xạ hãm phát từ nguồn liên tục Bức xạ hãm GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống Một đặc trưng ống đếm G.M hiệu suất đếm Đó xác suất để xạ lọt vào ống ghi nhận Hiệu suất tia bêta 100% tia gamma khoảng 1% Sở dĩ ion hóa trực tiếp phân tử khí tia gamma nhỏ 3.3.2 Phương pháp đánh dấu phóng xạ (chỉ thị phóng xạ) Trong y sinh học đồng vị phóng xạ sử dụng với hai mục đích: làm nguồn chiếu xạ làm chất thị để đánh dấu Cách 60 năm, Hevơsy (Heversy) có sáng kiến dùng đồng vị phóng xạ để để đánh dấu nghiên cứu hóa học Về sau người ta thấy trừ vài trường hợp đặc biệt thể sinh vật không phân biệt đồng vị nguyên tố Như nghĩa đồng vị dù bền hay phóng xạ nguyên tố, chuyển hóa có số phận giống hoàn toàn tổ chức sinh học Nhưng “nắm bắt” dễ dàng đồng vị phóng xạ nhờ kỹ thuật ghi đo phóng xạ Từ theo dõi số phận đối tượng nghiên cứu Như vậy, đối tượng nghiên cứu coi đánh dấu, điểm xạ ion hóa [1] Phương pháp đánh dấu dùng để nghiên cứu chuyển hóa biến đổi của: 22 - Một nguyên tố: ví dụ theo dõi chuyển hóa nguyên tố Na - đồng vị phóng xạ Na, 23Na…, theo dõi chuyển hóa nguyên tố iôt đồng vị phóng xạ 131I, 132I v.v - Một hợp chất hữu cơ: Trong trường hợp nguyên tử cấu trúc phân tử chất hữu thay đồng vị phóng xạ nguyên tố Thông thường 14C, 3H, 131I v.v… có nhiều cách để thay đồng vị bên cấu trúc phân tử đồng vị phóng xạ Gần đánh dấu kháng thể đồng vị phóng xạ để dùng cho việc ghi hình phóng xạ điều trị ung thư Do tính đặc hiệu cao kháng thể tương ứng với kháng nguyên mà kháng thể đặc hiệu tập trung nhiều ổ bệnh, nơi sẵn có kháng nguyên tương ứng Ưu điểm làm cho việc ghi hình phóng xạ điều trị kháng thể đánh dấu có nhiều thuận lợi - Một loại tế bào hay loài sinh vật: Thông thường tế bào vi sinh vật nuôi môi trường chất dinh dưỡng có đồng vị phóng xạ.Vì cấu trúc tế bào vi sinh vật có đồng vị phóng xạ gắn vào Dựa vào kỹ thuật ghi đo ta xác định diện, biến đổi số lượng đối tượng nghiên cứu Từ ta suy quy luật diễn biến thay đổi - Một loài: côn trùng (muỗi), sinh vật truyền bệnh (chuột) loài Dựa vào phương pháp đánh dấu người ta nghiên cứu quy luật sinh trưởng, di chuyển, sinh sản số loài côn trùng, sinh vật truyền bệnh quy luật tăng trưởng số loài thực vật đặc biệt Phương pháp đánh dấu phóng xạ tạo chuyên ngành y học: chuyên ngành y học hạt nhân Y học hạt nhân bao gồm việc sử dụng đồng vị phóng xạ ngắn ngày chủ yếu dạng nguồn hở để chẩn đoán bệnh nghiên cứu y học, đồng thời để điều trị số bệnh định Việc chẩn đoán nghiên cứu y học chủ yếu GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 57 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống dựa vào kỹ thuật ghi hình phóng xạ thăm dò chức Có nhiều kỹ thuật ghi hình phóng xạ mà người ta tập trung vào kỹ thuật chụp cắt lớp (SPECT: Single Photon Emission Computerized Tomography) chụp cắt lớp tia Positron (PET: Positron Emission Tomography) Phương pháp đánh dấu tạo kỹ thuật định lượng theo nguyên lý miễn dịch có độ nhạy lớn y học hạt nhân Đó kỹ thuật miễn dịch phóng xạ cạnh tranh (RIA: Radio Immuno Assay) miễn dịch phóng xạ không cạnh tranh có giá trị siêu nhạy (IRMA: Immuno-Radiometric Assay) Như với phương pháp đánh dấu y học người ta định lượng số chất vô hữu cơ, nghiên cứu chuyển hóa số chất động học số thuốc, xác định kích thước, vị trí hình dạng số mô phủ tạng, hoạt động chức biến đổi số hệ thống thể hệ tuần hoàn, hô hấp, tiết, hấp thụ v.v… Trong nông nghiệp, phương pháp đánh dấu người ta nghiên cứu chuyển hóa quy luật sinh trưởng, quy luật tác dụng số phân bón, chất diệt côn trùng, chất diệt cỏ, bảo vệ thực vật 3.3.3 Dùng nguồn chiếu tia Trên sở hiểu biết tác dụng sinh học xạ ion hóa người ta dùng tia phóng xạ làm nguồn chiếu để tiêu diệt tác nhân gây hại để tạo nên đột biến gen có lợi số loài thực vật Ngoài ứng dụng vào y sinh học, người ta vận dụng nguồn chiếu xạ công nghiệp, thủy văn, địa chất nhiều ngành khoa học khác để đạt mục đích thiết thực Về việc ứng dụng nguồn chiếu xạ vào y sinh học cần ý đến hai điểm lớn sau đây: 3.3.3.1 Nguồn chiếu xạ Các nhà sinh học thường dùng thiết bị chiếu tia X tia gamma chuyên dụng có kích thước lớn đặt cố định để chiếu đối tượng có khối lượng lớn lương thực, thực phẩm, dụng cụ y tế v.v… Cũng có thiết bị thực nghiệm nhỏ để chiếu đối tượng tích nhỏ đặt bên thiết bị chiếu Trong số trường hợp hạn hữu nguồn chiếu xạ nguồn phát nơtron, alpha bêta - Nguồn chiếu cổ điển máy phát tia X Điều đáng ý khả đâm xuyên tia X (năng lượng tia) giá trị điện hai cực bóng kỹ thuật lọc tia định Các máy phát tia X cổ điển dùng y học thường hoạt động điện 150 – 300KV Về sau máy có lượng cao (điện từ 200 đến 580KV) sản xuất Hiện có máy phát tia X hoạt động điện gần 1MV Các máy gia tốc hạt betatron tạo tia X có lượng cao - Một nguồn xạ gamma cổ điển dùng từ lâu (1917) điều trị ung thư Radium Radi có thời gian phân rã 1580 năm Do giá thành đắt nên nguồn Radi thường có khối lượng khoảng 2-4g Nguồn chiếu Radi thường bỏ vỏ chì dày – 15cm có khe cho tia gamma thoát Người ta sử dụng tương tự dùng bóng phát tia X Radi chế tạo thành dạng kim, ống nhỏ GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 58 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống bọc platin cắm vào tổ chức ung thư bàng quang, tử cung để điều trị Phương pháp cho phép chiếu tia gamma liên tục vào tổ chức ung thư Sau liều lượng định kim lấy - Từ chục năm nay, có lò phản ứng nguyên tử, người ta sản xuất đồng vị phóng xạ nhân tạo để thay cho nguồn phát tia X nguồn Radi Đó nguồn Cobal (60Co) Bức xạ gamma phát từ 60Co có lượng 1,17 1,33MeV Thông thường nguồn chế tạo thành máy chuyên dụng Bằng cách có nguồn lớn tương đương với 400g Radi hoạt độ lên đến hàng ngàn Curie (Ci) - Đã từ lâu máy gia tốc sử dụng y học Do hạt vi mô máy gia tăng động nhiều nên gây nên hiệu ứng sinh học lớn Trong y học thường dùng máy gia tốc tĩnh điện Van de Graff Betatron Có thể dùng chùm điện tử phát từ betatron để tạo xạ hãm có lượng cao Ngày khả dùng chùm hạt alpha, proton, đơteri, nơtron vào điều trị bệnh tiếp tục nghiên cứu - Các đồng vị phóng xạ phát tia gamma tia bêta cứng dễ áp sát vào tổ chức bệnh áp (applicateur) cho vào tận mô bệnh để điều trị Đó kỹ thuật để điều trị bệnh nguồn phóng xạ hở Ngày điều trị rộng rãi bệnh cường giáp 131I bệnh đa hồng cầu 32P Một số bệnh ung thư máu di ung thư khác vào khoang bụng, khoang ngực điều trị có kết 198 Au 32P dạng keo 3.3.3.2 Mục đích chiếu xạ Việc áp dụng nguồn chiếu xạ ngành để đạt mục đích lớn say đây: - Tiêu diệt nấm, mốc,vi sinh vật gây hại: Lương thực, thực phẩm bị hư hỏng, phẩm chất thời gian cất giữ, vùng nhiệt đới Sự hao hụt bảo quản thường 5% có lên đến 60% Không phải lúc xử lý nhiệt với khối lượng lớn Dùng hóa chất có kết gây tác dụng xấu cho người sử dụng lương thực, thực phẩm Chiếu xạ dễ tiêu diệt nấm, mốc, vi sinh vật, sâu bọ gây hư hỏng lương thực, thực phẩm Muốn phải dùng liều lớn Các nghiên cứu cho thấy liều 5000 – 15000R hạn chế sinh trưởng sâu bọ, liều 20000R giết chết trứng sâu Liều lượng dùng trước hết phụ thuộc vào loài vi khuẩn muốn diệt môi trường chiếu xạ Đối với côn trùng gây hại, việc tiêu diệt thân côn trùng tia xạ, người ta muốn tạo thuộc tính di truyền bất lợi gây vô sinh cho côn trùng đực tung chúng vào môi trường chúng sinh sống Kỹ thuật có nhiều lợi ích với liều GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 59 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống khoảng 8000R làm cho đực khả sinh sản, tạo trứng ung sau thời gian, tập hợp côn trùng bị diệt vong Từ trước tới thường khử trùng dụng cụ y tế, khâu, thuốc, vaccine hóa chất (thuốc sát trùng, tẩy rửa, cồn v.v…) nhiệt (luộc, hấp, sấy, đốt v.v…) Các cách xử lý lúc áp dụng làm hư hỏng phần toàn sản phẩm Từ sau đại chiến giới thứ hai, người ta áp dụng rộng rãi việc dùng xạ ion hóa để tiêu diệt vi sinh vật sản phẩm y tế nêu Ngày nhiều loại thuốc, găng tay phẫu thuật, dụng cụ tiêm truyền, dụng cụ phẫu thuật xuất xưởng sau áp dụng việc khử trùng xạ ion hóa Việc xác định chết vi sinh vật khó Thông thường kiểm tra “vô trùng” sản phẩm mà Lấy mẫu vật sản phẩm, ủ nhiệt độ thuận lợi cho phát triển vi khuẩn (30oC, 37oC 55oC) Nuôi cấy tiếp vào môi trường thích hợp Nếu không thấy vi khuẩn phát triển (mọc thành khuẩn lạc làm thay đổi môi trường nuôi cấy vi khuẩn) coi “vô trùng” - Tiêu hủy kìm hãm phát triển tế bào bệnh tế bào ung thư, tế bào nội tiết cường phát triển mạnh v.v… Dưới tác dụng xạ ion hóa, tế bào bệnh bị kìm hãm sinh sản bị phá hủy, lúc tế bào lành xung quanh bị hư hại độ nhạy cảm phóng xạ chúng khác kỹ thuật chuyên môn người ta làm cho liều hấp thụ vào mô bệnh nhiều mô lành Có nhiều cách chiếu xạ điều trị Đó kỹ thuật dùng nguồn chiếu đặt từ thể dùng nguồn gamma yếu, bêta cứng áp sát mô bệnh đưa nguồn phóng xạ hở vào tận mô bệnh - Kích thích trồng, hạt giống gây đột biến gen có lợi để tạo giống Theo nghiên cứu cho thấy với liều định tăng thu hoạch thúc đẩy phát triển Có thể điều khiển sinh trưởng phát triển trồng cách lựa chọn chiếu xạ vào thời kỳ phát triển định Vì xạ tác động lên phân chia tế bào Chiếu liều nhỏ vào hạt giống trước gieo trồng kích thích sinh trưởng nhanh, chống gây bệnh rút ngắn thời gian thu hoạch.Các nguồn lớn 50Co 137Cs thường dùng vào mục đích - Bức xạ ion hóa gây nên biến đổi chất liệu di truyền ADN ARN, tạo đột biến Cơ chế gây đột biến phức tạp tùy thuộc vào xạ, suất liều, liều lượng, v.v… Người ta tiến hành hàng loạt thí nghiệm, chọn lấy cá thể có xuất đột biến có lợi, củng cố nhân lên qua nhiều hệ Từ tạo giống ổn định thuộc tính Đó công việc công phu, kéo dài hàng chục năm Bảng 3.3 cho ta vài ví dụ thu [1] GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 60 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống Bảng 3.3 Những đột biến thu chiếu xạ số trồng [1] Cây trồng Chủng đột biến Địa điểm thời gian tạo đột biến Ưu điểm xuất Cải đầu hè Regina Thụy Điển, 1953 Năng suất cao Lúa mạch mùa đông Jutta Đức, 1953 Chịu rét, suất cao Yến mạch Florad Florida, 1960 Kháng bệnh tàn lụi Lúa mạch mùa xuân Mari Thụy Điển, 1960 Chín sớm Lúa mì NP 836 Ấn Độ, 1960 Dai cuống, chịu hạn, suất cao GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 61 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống Chương 4: NHỮNG NGUYÊN TẮC VỀ AN TOÀN PHÓNG XẠ Các nguồn phóng xạ tự nhiên thân nguồn phóng xạ nhân tạo góp phần không nhỏ vào phát triển giới Tuy nhiên, bên cạnh yếu tố tích cực, nguồn phóng xạ gây hiệu ứng khác tác động trực tiếp hay gián tiếp tới thể người môi trường xung quanh Để làm giảm mức độ ảnh hưởng này, đặc biệt kỹ thuật viên, bác sĩ hay công nhân làm việc môi trường có xạ phải tuân thủ nghiêm ngặc yêu cầu an toàn xạ hoạt động môi trường có nguồn xạ 4.1 NHỮNG NGUỒN CHIẾU XẠ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CON NGƯỜI Cơ thể người bị chiếu xạ từ bên Đó tia có khả đâm xuyên lớn tia X, tia gamma, chùm hạt nơtron, chùm tia bêta cứng, v.v Các đồng vị phóng xạ nhiều cách khác lọt vào bên thể tạo nguồn chiếu xạ từ bên thể Các nguồn xạ xuất phát từ nguồn phóng xạ tự nhiên nguồn xạ nhân tạo (Bảng 4.1) Bảng 4.1: Liều chiếu trung bình dùng X quang chụp y tế [1] Cơ quan, phủ tạng chụp Điện bóng X quang (kV) Liều chiếu (bằng R) Bàn ngón tay 40 – 50 0,06 Cánh tay 55 – 65 0,7 – Sọ não nghiêng 60 – 65 0,8 – 1,2 Sọ não thẳng 65 – 75 1,2 – 1,6 Cột sống nghiêng 70 – 85 1,8 – 3,5 Cột sống thẳng 65 – 75 1,6 – 2,5 Khung chậu 70 – 75 – 2,5 Phổi 60 – 75 0,04 – 0,2 Dạ dày 75 – 90 1,5 – Thận 65 – 85 1,4 – 2,5 Răng 50 – 60 3–5 Tim 85 - 90 2–4 Chụp thai 3-8 Nguồn phóng xạ tự nhiên bao gồm tia vũ trụ, xạ ion hóa phát từ đồng vị phóng xạ có sẵn tự nhiên 40K, 3H, 14C từ đồng vị ba dòng họ phóng xạ tự nhiên dòng Uran – Radi, dòng Thori dòng Actini Người ta tính toán từ nguồn phóng xạ tự nhiên liều chiếu tủy xương người khoảng 122mR/năm liều chiếu quan sinh dục 125mR/năm GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 62 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống Nguồn xạ nhân tạo xạ ion hóa phát từ nguồn phát tia X dùng y tế công nghiệp, từ ô nhiễm môi trường người sử dụng nguồn phóng xạ hở 131I, 32P từ cặn bã vụ nổ hạt nhân thí nghiệm 137Cs, 90 Sr, 89Sr, v.v…Liều lượng gây nguồn phóng xạ nhân tạo khác nhau, tùy thuộc nơi, người với ngành nghề công việc khác 4.2 LIỀU CHIẾU TỐI ĐA CHO PHÉP Khi sử dụng tia phóng xạ người ta chưa có đủ hiểu biết để giữ gìn an toàn phóng xạ Do xảy tai biến chết người, bệnh nghề nghiệp xạ v.v… Tuy nhiên tạo môi trường tuyệt đối xạ ion hóa chiếu vào thể người thực tế Con người từ phát sinh tồn đến luôn phải chịu tác dụng liếu chiếu phóng xạ định lúc, nơi Tuy loài người phải tồn phát triển thể lực trí tuệ, số lượng hình thái Vì người ta tin tồn liều ngưỡng mà không phát thấy tác hại Đó liều tối đa cho phép tức liều tối đa chấp nhận Việc xác định giá trị liều ngưỡng xảy dài trước năm 1928, chưa có khái niệm rõ rệt tác hại xạ Năm 1950 ủy ban quốc tế an toàn phóng xạ ICRP (International Committee of Radiation Protection) xác định liều tối đa cho phép 0,2R/ngày sau giảm xuống 0,1R/ngày Nhờ nghiên cứu thực nghiệm nên từ năm 1954 xác định lại liều 0,3R/tuần Năm 1956 sở lo lắng tác dụng di truyền, người ta quy định mức thấp 0,1REM/tuần tức 5REM/năm Ngày người ta không quan niệm cứng nhắc mà xuất phát từ nguyên tắc cố gắng giảm liều chiếu xuống thấp tốt thừa nhận lần chiếu đến 25REM tác hại đáng lo ngại 4.3 CÁC BIỆN PHÁP CHỦ YẾU ĐỂ ĐẢM BẢO AN TOÀN PHÓNG XẠ Ngày nay, chủ đề xạ chủ đề mang tính thời rõ ràng nhiều người thực lo lắng đặc biệt ảnh hưởng lâu dài sức khoẻ họ cháu họ Khả cố sở hạt nhân, vấn đề quản lý, vận chuyển lưu giữ chất thải hạt nhân, ảnh hưởng rác thải từ nhà máy điện hạt nhân môi trường vụ thử vũ khí hạt nhân chủ đề lặp lặp lại sách vở, tạp chí, chương trình tivi câu chuyện hàng ngày Tác dụng sinh học nguồn phóng xạ trước hết phụ thuộc vào chất lượng tia, liều lượng, suất liều nhiều yếu tố khác Các nguồn phóng xạ hở lại gây nên nhiễm xạ vào bên thể ô nhiễm môi trường Vì để đảm bảo an toàn phóng xạ cần có biện pháp kỹ thuật tổ chức làm việc Muốn giảm liều điều kiện trường hợp cụ thể thực đồng thời nhiều biện pháp sau đây: 4.3.1 Điều chỉnh hoạt độ nguồn phóng xạ Một nguồn phóng xạ có tốc độ phân rã lớn tạo nên liều chiếu lớn Vì cần phải sử dụng nguồn tối thiểu cần cho nhu cầu công việc Nguồn tối thiểu GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 63 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống nguồn có tốc độ phân rã phóng xạ đủ để đạt mục đích công việc mà không lớn Trong y học người ta dùng nguồn có tốc độ phân rã hàng nghìn Ci Cs137, Co60 để điều trị ung thư vài Ci nghiên cứu tế bào phân tử Cường độ lượng tia nguồn quang tuyến X máy gia tốc điều chỉnh qua cường độ điện trường mật độ hạt gia tốc 4.3.2 Điều chỉnh trường chiếu, tăng khoảng cách giảm thời gian tiếp xúc Với chùm tia định liều lượng hấp thụ tùy thuộc vào trường chiếu Nếu chiếu 500R lên toàn thể xảy tử vong Nhưng với cách phân thành liều nhỏ chiếu khu trú liều điều trị đạt đến hàng ngàn R mà tổ chức lành xung quanh chưa bị tổn thương nặng Vì làm việc phải hạn chế bề mặt tiếp xúc thể với chùm tia Trong thực tế máy móc y học kèm theo ống định hướng để khu trú vùng chiếu hướng chùm tia theo vị trí trường chiếu mong muốn Ống định hướng số tác dụng khác làm giảm bóng mờ, ngăn bớt tia thứ cấp, v.v… Liều chiếu từ nguồn tia rõ ràng tỷ lệ với thời gian tiếp xúc, biện pháp đơn giản hiệu chuẩn bị chu đáo, sử dụng thành thạo thao tác xác để giảm thời gian tiếp xúc đến tối thiểu Điều cần lưu ý hạn chế tiếp xúc không cần thiết với nguồn tia mà hoàn thành tốt công việc Ở ta thấy quãng chạy số hạt vi mô tích điện ngắn Quãng chạy tia alpha không khí không vượt 10cm Tia bêta có lượng lớn nguồn phóng xạ nhân tạo thường dùng bị ngăn lại hầu hết nhôm dày 3mm Như sử dụng nguồn alpha cần đứng cách xa 10cm đủ để đề phòng tia alpha lọt vào thể Khoảng cách cần thiết với nguồn phát bêta thực thực tế Nguồn tia X tia gamma có khả đâm xuyên lớn nhiều mật độ xạ tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách Vì tăng khoảng cách với nguồn phóng xạ lúc phải tiếp xúc biện pháp đơn giản để giảm liều chiếu Trong công tác với nguồn phóng xạ người ta tạo dụng cụ để tăng thêm khoảng cách Ở nguồn phóng xạ lớn lò phản ứng người có hệ thống máy móc tự động để theo dõi, điều khiển từ xa đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng Có thể tính toán khoảng cách an toàn tiếp xúc với nguồn phóng xạ Với nguồn phát tia gamma khoảng cách tính toán theo công thức:  = q.I  t Dmax  tính mét, q tốc độ phân rã (Ci), I hệ số ion hóa tia gamma (rm2/Ci.h), t thời gian tiếp xúc (h), Dmax liều cho phép (R) Nếu  lớn, không thích hợp phải phối hợp biện pháp khác che chắn GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 64 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống 4.3.3 Biện pháp che chắn Các tia phóng xạ qua môi trường vật chất dù tương tác với môi trường, truyền lượng cho môi trường mật độ lượng chùm tia giảm dần Một biện pháp hiệu nghiệm dùng chắn để ngăn chặn giảm liều lượng chùm tia chiếu lên toàn thân hay vùng quan trọng thể Y học hay sử dụng hai loại tia gamma bêta Sau trình bày kỹ che chắn hai loại tia đó: 4.3.3.1 Với tia X tia gamma Mối tương quan suất liều lượng chắn là: P = B.P0.e-x P suất liều lượng mặt chắn tia xuyên qua P0 suất liều lượng mặt chắn B số phụ thuộc vào chất vật chắn phần vào lượng tia  số hấp thụ tuyến tính x chiều dày chắn Tùy trường hợp cụ thể tính toán tỷ lệ giảm liều che chắn theo hệ thức: k= P0 Pmax P0 suất liều lượng trước chắn Pmax suất liều lượng tối đa muốn đạt sau chắn Như bề dày chắn (tính theo cm) phải thỏa mãn: = L.n.k m : mật độ vật chất Đối với tia X, tia gamma người ta thường dùng vật sau làm chắn: - Bê tông: dùng xây dựng sở làm việc nguồn xạ mạnh (máy phát tia X, nguồn Co60; Cs137; kho đồng vị phóng xạ…) Có thể pha thêm Barit vào bê tông tạo thành lớp Barit bê tông để tăng cường tác dụng che chắn tia - Kim loại: Như sắt, thép chì thường dùng để tạo bình chứa, lọ phóng xạ để chuyên chở làm viên gạch để che chắn lúc làm việc - Thủy tinh chì, hợp chất có chì: thường dùng làm cửa sổ, dụng cụ làm việc với phóng xạ hốt, tủ kín,… 4.3.3.2 Với tia bêta âm Để che chắn tia bêta người ta thường dùng vật chất có số Z nhỏ để hạn chế xạ hãm sản sinh trình bêta tương tác với vật chất Thường dùng thủy tinh thường, thủy tinh hữu nhôm Chiều dày lớn che chắn tuân theo công thức: x = R/ GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 65 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống x chiều dày chắn (cm), R quãng chạy tối đa tia bêta vật làm chắn (g/cm2),  mật độ vật chất chắn (g/cm3) 4.3.4 Các hóa chất bảo vệ Một biện pháp áp dụng để ngăn ngừa hạn chế tác dụng tia ion hóa dùng hóa chất Biện pháp thật dùng trường hợp nhiễm xạ thường xuyên mà xảy đột ngột dội (chiến tranh, tai nạn kỹ thuật…) Từ năm 1942 Deily thấy hợp chất thiourê có tác dụng chống phóng xạ nhờ nhóm chức SH Năm 1949 Baron thấy acid amin cystêin có nhóm SH, có tác dụng bảo vệ phóng xạ Cystêamin Cystêin với liều 0,15mg/1kg cân nặng giảm tác dụng sinh học xạ đến 50% Tuy cystêin cystêamin vừa tác dụng hiệu ứng gây đột biến gen tia độc với thể Vì Bacg (năm 1951) tìm dẫn chất Cystêin MEA (Mercaptoetylalanin) Gần AET (Aminoêtylotiourê) coi chất chuẩn để nghiên cứu tác dụng bảo vệ phóng xạ sinh học Ngày người ta tìm chất tách chiết từ động vật thực vật có tác dụng bảo vệ phóng xạ Tuy nhiên chưa có chất đạt tiêu chuẩn lý tưởng sau: - Ít độc hại cho thể - Có thể đưa vào thể cách (uống, bôi, tiêm,…) có tác dụng - Không cản trở tác dụng thuốc khác dùng đồng thời - Có tác dụng bảo vệ phương diện di truyền - Dễ sản xuất, không đắt, dùng rộng rãi Các hóa chất bảo vệ ngăn cản tác dụng xạ ion hóa, giảm nhẹ hiệu gây hại chúng khắc phục sửa chữa tổn thương Chúng hoạt động theo chế sau đây: - Các hóa chất có áp lực mạnh với gốc tự sản phẩm phân ly nước sau chiếu xạ, kết hợp trung hòa chúng Vì chúng bảo vệ cho phân tử hữu thể khỏi bị công - Các hóa chất bảo vệ gắn tạm thời với phân tử hữu tạo thành phức chất có tính đối kháng cao với tác dụng xạ ion hóa - Các hóa chất bảo vệ làm hoạt tính độc tố sản phẩm tạo sau chiếu xạ… Ngoài có thuốc khác không trực tiếp chống tác dụng xạ làm tăng khả đề kháng tế bào thể tác dụng vào trình sinh lý hoocmôn, kháng sinh, sinh tố… GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 66 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống 4.3.5 Tổ chức làm việc theo dõi kiểm tra Một biện pháp quan trọng để đảm bảo an toàn tuyệt nhân viên với môi trường xung quanh khâu tổ chức quản lý theo dõi công việc với nguồn phóng xạ Hiện nhiều nước có quy chế tổ chức, xây dựng, theo dõi kiểm tra cụ thể Các biện pháp nhằm mục đích: - Tăng cường trang bị kỹ thuật biện pháp để giảm nguồn xạ sử dụng, giảm liều hấp thụ, tăng khoảng cách nguồn xạ người, giảm thời gian tiếp xúc, che chắn nguồn xạ,… - Áp dụng biện pháp hữu hiệu để ngăn ngừa thâm nhập nguồn phóng xạ hở dính vào quần áo, đồ dùng, thể lọt vào bên thể - Áp dụng biện pháp để đề phòng ô nhiễm môi trường nguồn xạ - Kiểm tra định kỳ nguồn xạ, môi trường nơi làm việc Đo liều hấp thụ cá nhân thường xuyên định kỳ - Theo dõi kiểm tra sức khỏe định kỳ - Tổ chức làm việc hợp lý để giảm liều, giảm số người ngăn ngừa tai nạn gặp phát sớm rủi ro công việc - Phát sớm kịp thời xử lý trường hợp vượt liều cho phép - Tránh tai nạn đáng tiếc xảy - Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người không phận không vào khu vực có nguồn xạ Để đạt mục đích phải ý khâu sau đây: 4.3.5.1 Cơ sở làm việc Cơ sở làm việc phải thiết kế xây dựng hợp quy cách Cơ sở có tác dụng che chắn làm giảm liều chiếu đề phòng tai nạn, tránh ô nhiễm Do có yêu cầu đặc biệt bề dày độ nhẵn tường sàn, hệ thống thông khí hệ thống nước thải, v.v… Cơ sở làm việc tùy thuộc vào tính chất mức độ công việc với phóng xạ Cụ thể tùy thuộc vào liều lượng, chất lượng tia thường dùng (gamma, nơtron…) tính chất công việc mà có yêu cầu cụ thể xây dựng thiết kế trang bị phòng hộ lao động 4.3.5.2 Trang thiết bị phòng hộ Trang thiết bị phòng hộ bao gồm dụng cụ chung cá nhân để che chắn chùm tia, để tăng thêm khoảng cách tiếp xúc người làm việc với nguồn phóng xạ hở, ngăn ngừa tuyệt đối nhiễm xạ vào thể qua da, hít thở ăn uống; tránh đổ vỡ, vương vãi phóng xạ xung quanh Các sở đại có thiết bị báo hiệu lần liều lượng phóng xạ vượt giá trị định, thiết bị kiểm tra ô nhiễm phóng xạ quần áo, tay chân, sàn, tường nơi làm việc… Ngoài thiết bị đo đếm làm việc tốt giúp làm giảm liều phóng xạ thời gian tiếp xúc GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 67 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống 4.3.5.3 Các nội quy, kỷ luật Các nội quy, kỷ luật làm việc, quy chế chặt chẽ cất giữ, vận chuyển xử lý chất thải phóng xạ Các quy định cụ thể vấn đề có tác dụng ngăn ngừa sai sót tai nạn đáng tiếc xảy đổ vỡ, nhầm lẫn, mát, ô nhiễm môi trường… 4.3.5.4 Theo dõi kiểm tra định kỳ Theo dõi kiểm tra định kỳ phóng xạ tự nhiên, liều lượng phóng xạ không khí, nước uống, thực phẩm kiểm tra sở làm việc có nguồn phát tia phóng xạ, cá nhân làm việc phải tiếp xúc với phóng xạ Ở cá nhân tiến hành kiểm tra nhiễm phóng xạ vào quần áo, chân tay trước về, kiểm tra liều hấp thụ định kỳ hàng tháng, hàng quý, hàng năm kiểm tra sức khỏe qua xét nghiệm thông thường, đặc biệt Nếu phát trường hợp bắt đầu có dấu hiệu bị nhiễm xạ liều cho phép phải kịp thời có biện pháp xử lý thích hợp để cứu chữa ngăn chặn tác hại Công việc đòi hỏi tinh thần trách nhiệm tổ chức chu đảm bảo cho công việc sức khỏe lâu dài cho cán bộ, nhân viên cho hệ sau họ GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 68 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống Phần KẾT LUẬN Từ xuất trái đất, người không ngừng bị chiếu xạ Lần người ý thức bị vây quanh xạ vô hình, vào năm 1895, Wilhelm Roentgen phát phim ảnh bị cảm quang xạ vô hình, xuyên qua vật chất Ông gọi xạ tia X Các thầy thuốc hiểu tầm quan trọng tia X dùng nghiêm cứu y học Đây bước việc nghiên cứu ứng dụng ảnh hưởng phóng xạ đến người Tuy nhiên, bác sĩ nhà y học phóng xạ thường xuyên dùng phóng xạ cho bệnh nhân thân mang bệnh tật Lúc người ý thức mức độ nguy hiểm tiếp xúc với phóng xạ liều lượng lớn cần phải bảo vệ chống lại [4] Nhờ vào trình nghiên cứu thực đề tài này, có thêm điều kiện để tìm hiểu kĩ tác dụng xạ lên thể sống nguyên tắc an toàn phóng xạ tìm hiểu ứng dụng số kỹ thuật vật lý nguyên tử hạt nhân vào y sinh học Phần nội dung đề tài trình bày qua bốn chương Trong chương một, tập trung trình bày tương tác xạ ion hoá với vật chất Thông qua tương tác hạt vi mô tích điện với vật chất tương tác photon lượng cao với vật chất Giới thiệu định luật luật hấp thụ xạ ion hoá, khái niệm liều lượng xạ cách xác định liều lượng xạ lý thuyết Ở chương hai, trình bày chế tác dụng xạ ion hoá lên thể sống, tổn thương mức độ từ phân tử, tế bào, mô đến tổn thương toàn thân xạ ion hoá Bên cạnh đó, tìm hiểu yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng xạ ion hoá lên thể sống chất lượng tia chiếu, môi trường chiếu… Đến chương ba, nêu ứng dụng số kỹ thuật vật lý nguyên tử hạt nhân Cụ thể như: phân tích cấu trúc vật chất chùm tia X, chụp hình phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân giúp ích nhiều chẩn đoán phát bệnh Ứng dụng đồng vị phóng xạ vào y sinh học qua thiết bị ghi đo như: ghi đo phóng xạ dựa vào biến đổi hoá học, dựa vào đặc tính phát quang tinh thể dung dịch, ghi đo phóng xạ dựa vào ion hoá chất khí Trong y sinh học đồng vị phóng xạ ứng dụng để làm chất thị để đánh dấu, nhờ vào phương pháp người ta định lượng số chất vô hữu cơ, nghiên cứu chuyển hoá số chất, xác định kích thước, vị trí hình dạng số mô phủ tạng, hoạt động chức biến đổi số hệ thống thể hệ tuần hoàn, hô hấp, tiết… Bên cạnh đó, tia phóng xạ dùng để làm nguồn chiếu để tiêu diệt tác nhân gây hại để tạo nên đột biến gen có lợi số loài thực vật Và chương bốn, trình bày nguồn chiếu xạ ảnh hưởng đến người tia X, tia gamma…, đồng vị phóng xạ Cho biết liều lượng chiếu tối đa cho phép thể sống biện pháp chủ yếu cần thực để đảm bảo an toàn phóng xạ GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 69 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống Trong phần trình bày rõ ràng đầy đủ nội dung tác dụng xạ ion hoá đến thể sống chế tác dụng xạ ion hoá, tổn thương xạ ion hoá thể sống; nguyên tắc an toàn phóng xạ số ứng dụng kỹ thuật vật lý nguyên tử hạt nhân y sinh học Bên cạnh phần trình bày rõ ràng có số phần chưa trình bày cụ thể tương tác hạt vi mô tích điện với vật chất, phân tích cấu trúc vật chất chùm tia, phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân Do hiểu biết vấn đề hạn hẹp chưa có điều kiện sâu vào thực tiễn tìm hiểu Như nói nội dung đề tài nhiều hạn chế, chưa thật hoàn chỉnh Bên cạnh đó, nhiệm vụ mà đặt đề tài nghiên cứu lý thuyết, sau ứng dụng vào thực tiễn Nhưng nghiên cứu tượng túy mặt lý thuyết chưa có hội ứng dụng sâu vào thực tiễn để nghiên cứu tìm hiểu Vì mặt hạn chế đề tài tương lai có điều kiện tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện đề tài tốt GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 70 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa thể sống TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lý sinh y học Bộ môn Vật lý – Sinh học, Trường Đại Học Y Hà Nội NXB Y học Năm 1998 [2] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-anh-huong-cua-buc-xa-ion-hoa-len-co-the-nguoi8425/ [3] http://lysinhstudy.tnu.edu.vn/index.php/bai-giang/bai-giang-dang-text/buc-xa-ionhoa-va-ung-dung?tmpl=component [4] https://sites.google.com/site/vnggenergy/phanhach_phuluc [5] http://123doc.org/document/914433-tuong-tac-cua-buc-xa-gamma-voi-vat-chat-vaung-dung-trong-thiet-ke-che-chan.htm [6] http://motthegioi.vn/xa-hoi/thoi-su-xa-hoi/trang-bi-may-chup-cat-lop-hien-dai-nhatnhi-bac-mien-trung-153865.html [7].http://www.hantech-vn.com/Products-Detail/1644/1814/May-chup-ca-lop-vi-tinh-CTScanner-NeuViz-16.html GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 71 SVTH: Huỳnh Mỹ Như [...]... nghiệp Bức xạ ion hóa và cơ thể sống Chương 2: TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ION HOÁ Sự ion hóa nguyên tử hay phân tử làm thay đổi tính chất hóa học hay sinh học – làm tổn thương tới các phân tử sinh học Tổn thương gây ra bởi bức xạ là hệ quả của các tổn thương ở nhiều mức độ liên tục diễn ra trong cơ thể sống từ tổn thương phân tử, tế bào, mô đến tổn thương các cơ quan và các hệ thống của cơ thể Hậu... thời gian dài [2] Do vậy có thể nghĩ rằng bên cạnh cơ chế tác dụng trực tiếp còn có một cơ chế khác không kém phần quan trọng với vai trò to lớn của các phân GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 16 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa và cơ thể sống tử nước làm trung gian Đó là lý thuyết cơ chế tác dụng gián tiếp của bức xạ ion hóa lên tổ chức sinh học Bức xạ ion hóa tác dụng lên các phân tử... chứng lâm sàng, có thể dẫn đến tử vong Bên cạnh đó, trong các tế bào còn có quá trình phục hồi tổn thương Sự phục hồi này cũng diễn ra từ mức độ phân tử, tế bào, mô đến phục hồi các cơ quan và các hệ thống trong cơ thể Tác động của bức xạ ion hóa lên cơ thể con người qua hai cơ chế: trực tiếp và gián tiếp 2.1 CƠ CHẾ TÁC DỤNG TRỰC TIẾP Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hoá các phân tử hữu cơ (chính là các... trường và cơ thể bị chiếu: tuổi, giới, tình trạng sức khỏe, v.v… Biểu hiện toàn thân của tổn thương do bức xạ được gọi là bệnh nhiễm xạ cấp hoặc mãn Bệnh nhiễm xạ cấp có nhiều hình thái khác nhau phụ thuộc trước hết vào liều lượng Bảng 2.3 cho biết các thể khác nhau đó của bệnh nhiễm xạ cấp GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 30 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa và cơ thể sống Bảng 2.3 Các thể. .. tán xạ GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 10 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa và cơ thể sống Comton và hiệu ứng tạo cặp Chúng ta có thể nhận thấy trên hình 1.8 là một trong khoảng năng lượng khá lớn (từ 0,1 MeV đến 5 MeV), hiệu ứng Comton đóng vai trò chủ yếu 1.4 LIỀU LƯỢNG BỨC XẠ 1.4.1 Các khái niệm liều lượng bức xạ Để đánh giá tác dụng của chùm tia ion hoá lên vật chất nói chung và lên... bằng R/h Bảng 1.2 cho biết hệ số I của một số đồng vị phóng xạ thường dùng - Trường hợp nguồn bức xạ ion hoá lọt vào bên trong cơ thể Trong trường hợp này cần chú ý đến liều lượng do các tia , tia và nhất là tia  gây ra Các đồng vị phóng xạ  ít được sử dụng trong y học để đưa vào trong cơ thể nhằm mục đích điều trị Nó chỉ có thể lọt vào cơ thể do ngẫu nhiên hoặc trong các tai nạn nguyên tử, vì vậy... phân ly thành các ion (A+, B+, A, B) và các phân tử nhỏ hơn với những động năng nhất định (A’, B’) Các sản phẩm GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 15 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa và cơ thể sống mớinày dễ tạo ra các phản ứng hóa học mới với các phân tử hữu cơ khác trong tổ chức sinh học [1] Các quá trình kích thích và ion hóa các nguyên tử, phân tử; các phản ứng hóa học xảy ra giữa... Thông thường cấu trúc này duy trì được nhờ lực hóa trị của liên kết hydro Bức xạ ion hóa có thể phá vỡ cấu hình này Biểu hiện của sự biến đổi các phân tử protein là thay đổi các tính chất hóa lý như độ dẫn điện, trọng lượng phân tử, tính chất quang phổ, độ hòa tan v.v… GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh 19 SVTH: Huỳnh Mỹ Như Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa và cơ thể sống Trong các loại protein, men là đối tượng... Luận văn tốt nghiệp Bức xạ ion hóa và cơ thể sống Độ nhạy cảm phóng xạ của tế bào nói lên mức độ mất khả năng sinh sản của tế bào nghĩa là mức độ bị hủy diệt tế bào sau chiếu xạ Nói một cách khác độ nhạy cảm phóng xạ của tế bào là khả năng đáp ứng của tế bào đối với tác dụng của tia phóng xạ Nó ngược với sức đề kháng phóng xạ của tế bào Giá trị của độ nhạy cảm và sức đề kháng phóng xạ là số nghịch đảo... tốt nghiệp Bức xạ ion hóa và cơ thể sống phát ra từ các tổ chức của cơ thể sinh vật bị chiếu xạ bởi các nguồn phát bêta có năng lượng khoảng 1,71 MeV (của 32P) Năng lượng bức xạ hãm phụ thuộc nhiều vào số Z của nguyên tử vật chất nên trong thực tế ít dùng vật liệu có số Z lớn để che chắn các nguồn phát tia bêta Hình 1.3 Hình 1.4 Trong tương tác này, hạt vi mô tiếp tục di chuyển lệch hướng và giảm dần ... SVTH: Hunh M Nh Lun tt nghip Bc x ion húa v c th sng Phn NI DUNG Chng 1: TNG TC CA BC X ION HểA VI VT CHT Bc x ion hoỏ l hin tng mụi trng vt cht bc x cỏc ion õm, ion dng v cỏc in t t mt cỏch trc... ban u Ion húa l quỏ trỡnh nng lng t tia ti lm bt in t qu o ca nguyờn t hoc phõn t thnh phn ca vt cht T ú to mt cp ion: ion õm (hoc in t) v ion dng (phn cũn li ca nguyờn t hoc phõn t) Bc x ion húa... thnh mt cp ion: ion õm (hoc in t b bt ra) v ion dng (phn cũn li ca nguyờn t) Nh vy l nguyờn t (phõn t) ó b ion húa (Hỡnh 1.1b) in t bt cng cú mt ng nng nht nh nờn cú th gõy hin tng ion húa tip