Mô phỏng máy gia tốc cyclotron của bệnh viện chợ rẫy bằng chương trình MCNPX

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN ĐỨC CHƢƠNG MÔ PHỎNG MÁY GIA TỐC CYCLOTRON CỦA BỆNH VIỆN CHỢ RẪY BẰNG CHƢƠNG TRÌNH MCNPX CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÝ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ VÀ NĂNG LƢỢNG CAO MÃ SỐ: 60-44-05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS MAI VĂN NHƠN TS TRƢƠNG THỊ HỒNG LOAN TP HỒ CHÍ MINH – 2011 LỜI CẢM ƠN Để đạt kết nhƣ ngày hôm nay, nhận đƣợc dạy dỗ, giúp đỡ tận tình thầy cô, bạn bè trình học tập vừa qua, thông qua luận văn này, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến:  Các thầy cô môn Vật lý hạt nhân-Khoa vật lý-Trƣờng Đại học khoa học tự nhiên cung cấp cho em kiến thức chuyên môn bổ ích suốt thời gian học cao học  Thầy PGS.TS MAI VĂN NHƠN, ngƣời định hƣớng cho thực đề tài, thầy luôn theo dõi trình thực đề tài có ý kiến bổ ích kịp thời để thực thành công đề tài  Cô TS TRƢƠNG THỊ HỒNG LOAN, ngƣời hƣớng dẫn trực tiếp đề tài cho tôi, ngƣời cung cấp cho tài liệu bổ ích liên quan đến đề tài, ngƣời luôn hỗ trợ lúc đề tài gặp khó khăn  Bạn Th.S ĐẶNG NGUYÊN PHƢƠNG, ngƣời bạn gần gũi, dễ mến ngƣời thầy đầy trách nhiệm, nhiệt tình giúp đỡ chỉnh sửa hoàn thiện file input giúp hoàn thiện đƣợc luận văn  Chị Th.S ĐẶNG TRƢƠNG KAMY, chị đóng vai trò quan trọng suốt trình hình thành hoàn tất đề tài luận văn  Anh KS NGUYỄN TẤN CHÂU, ngƣời anh hòa đông uyên bác lĩnh vực chuyên môn tận tình giúp đỡ tôi gặp khó khăn  Bạn Th.S LÊ THANH XUÂN, ngƣời nhiệt tình giúp đỡ cho kịp thời luận văn gặp khó khăn  Thầy PGS.TS CHÂU VĂN TẠO, ngƣời đồng ý cho đƣợc chuyển môn để đƣợc học nghiên cứu lĩnh vực ƣa thích  Các thầy cô Hội đồng chấm luận văn đọc có những ý kiến đóng góp bổ ích để luận văn đƣợc hoàn thiện  Các anh chị Phòng Cyclotron – Bệnh viện Chợ Rẫy nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp cho liệu tạo điều kiện tốt giúp hoàn thành luận văn  Các bạn học viên cao học Vật lý Hạt nhân – K18, gia đình bạn bè ủng hộ, động viên khuyến khích suốt thời gian qua Nguyễn Đức Chƣơng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC ĐƠN VỊ i DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA TỐC CYCLOTRON VÀ AN TOÀN PHÓNG XẠ TRONG Y TẾ 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA TỐC CYCLOTRON 1.1.1 Lịch sử phát triển [9] 1.1.2 Tổng quan máy gia tốc cyclotron 1.1.3 Nguyên lý gia tốc cyclotron 1.1.4 Mối liên hệ tần số vận tốc hạt đƣợc gia tốc 12 1.2 AN TOÀN BỨC XẠ TRONG Y TẾ 14 1.2.1 Tác hại sinh học xạ ion hóa [1] [4] 14 1.2.2 Các biện pháp an toàn [6] 21 CHƢƠNG 2-TỔNG QUAN VỀ CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG MCNPX 24 2.1 TỔNG QUAN 24 2.2 PHƢƠNG PHÁP MONTE CARLO [15] 26 2.3 MÔ PHỎNG TRONG MCNP [15] [20] [12] 27 2.3.1 Mô tả hình học 28 2.3.2 Mô tả liệu 30 CHƢƠNG 3-MÔ TẢ HỆ MÁY CYCLOTRON TẠI BỆNH VIỆN CHỢ RẪY 34 3.1 KHỐI SHIELD BẢO VỆ 35 3.2 HỆ THỐNG TRAO ĐỔI NHIỆT 39 3.3 THÂN MÁY CYCLOTRON 39 3.3.1 Nguồn ion H- 39 3.3.2 Buồng chân không 42 CHƢƠNG 4-MÔ PHỎNG HỆ CYCLOTRON VÀ ĐÁNH GIÁ PHÂN BÔ SUẤT LIỀU CHIẾU GAMMA XUNG QUANH HỆ CYCLTRON TẠI BỆNH VIỆN CHỢ RẪY DÙNG MCNPX 45 4.1 MÔ PHỎNG HỆ CYCLOTRON TẠI BỆNH VIỆN CHỢ RẪY BẰNG MCNPX 45 4.1.1 Mô tƣờng phòng, khối Shiel 45 4.1.2 Nghiên cứu thành phần vật liệu Shield 47 4.1.3 Mô nguồn ion H- , collimator bia 50 4.2 TÍNH TOÁN PHÂN BỐ SUẤT LIỀU GAMMA XUNG QUANH HỆ CYCLOTRON BẰNG MCNPX 52 4.2.1 Khảo sát phân bố liều chiếu gamma bên phòng cyclotron 52 4.2.2 Khảo sát phân bố liều chiếu gamma bên phòng cyclotron 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 Kết luận 66 Kiến nghị 66 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Tiếng Việt 68 Tiếng Anh 68 PHỤ LỤC 71 PHỤ LỤC 76 PHỤ LỤC 80 PHỤ LỤC 82 PHỤ LỤC 83 PHỤ LỤC 85 i DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC ĐƠN VỊ Các ký hiệu En : Năng lƣợng nghỉ M : Khối lƣợng electron RF : Điện áp tần số vô tuyến α : Góc vận tốc hạt H- từ trƣờng Fht : Lực hƣớng tâm aht : Gia tốc hƣớng tâm R : Bán kính quỹ đạo hạt H- chuyển động từ trƣờng ΔE1gt : Độ tăng động sau lần gia tốc hai cực Dee E max : Năng lƣợng cực đại ion sau đƣợc gia tốc cyclotron h : Hàm điều hòa θ Dee : Góc mở hai Dee Rtach : Bán kính tách chùm hạt H- f : Tần số chùm hạt H- đƣợc gia tốc cyclotron fc : Tần số dòng điện điện cực Dee LD 50/30 : Là liều tử vong 50% số cá thể bị chiếu vòng 30 ngày đầu sau chiếu xạ δΦ : Lƣợng thông lƣợng đóng góp detector ii μ E : Hệ số tƣơng tác tuyến tính θs : Góc tán xạ μ  E,θs  : Hệ số tƣơng tác tuyến tính đơn vị góc khối θ s μ  E,θs  /μ  E  : Xác suất tán xạ đơn vị góc khối góc θ s n : Số proton đến bia Dch : Liều chiếu Dht : Liều hấp thụ M : Hệ số chuyển đổi liều yr : Năm γ : Hệ số Lorentz AND : Axit DeoxyriboNucleic MRI : Magnetic Resonance Imaging CT : Computed Tomography PET : Positron Emission Tomography SPECT : Single Photon Emission Computed Tomography EBT : External Beam Therapy LCS : LAHET code system iii Các đơn vị Đại lƣợng Kí hiệu Điện tích nguyên tố e Khối lƣợng electron me Vận tốc ánh sáng c chân không Trong hệ SI 1,6021765310-19 (C) 9,109382610-31 (kg) 2,9979245810-31 (m/s) iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 : Liều LD50/30 cho số loài 17 Bảng 1.2 : Đáp ứng liều – hiệu ứng sau chiếu xạ toàn thân 20 Bảng 2.1 : Một số đồng vị phóng xạ phát positron 25 Bảng 2.2 : Phác thảo nội dung tệp đầu vào đặc trƣng MCNP 27 Bảng 2.3 : Một số thẻ tally MCNP 33 Bảng 3.1 : Các thông số khối shield bảo vệ 37 Bảng 3.2 : Các thông số hệ thống HP bệnh viện Chợ Rẫy 43 Bảng 4.1 : Nghiên cứu thành phần phần trăm chất tƣờng che chắn Shield 48 Bảng 4.2 : Nghiên cứu thành phần phần trăm chất lớp Z cao 49 Bảng 4.3 : Tọa độ điểm đƣợc ghi đo giá trị suất liều gamma tƣơng ứng nhà sản xuất 54 Bảng 4.4 : So sánh giá trị suất liều chiếu mô nhóm tác giả (MP*) với giá trị thực nghiệm (TN) mô nhà sản xuất (MP) 58 Bảng 4.5 : Suất liều chiếu điểm xung quanh bên phòng cyclotron 64 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 : Nguyên lý gia tốc cyclotron Hình 1.2 : Lực từ tác dụng lên hạt ion dƣơng chuyển động vuông góc với đƣờng sức từ Hình 2.1 : Hình trụ ellip mô tả giao diện đồ họa MCNP5 29 Hình 3.1 : Hình dạng khối máy cyclotron bệnh viện Chợ Rẫy nhìn từ bên 35 Hình 3.2 : Gán tên cho thành phần máy cyclotron 36 Hình 3.3 : Hệ thống trao đổi nhiệt 39 Hình 3.4 : Nguyên lý tạo nguồn ion H- 41 Hình 3.5 : Các thành phần thân máy cyclotron 42 Hình 4.1 : Mô mặt cắt dọc tƣờng phòng, khối shield thân máy MCNPX 46 Hình 4.2 : Mô mặt cắt ngang tƣờng phòng, khối shield thân máy MCNPX 47 Hình 4.3 : Mặt cắt ngang qua khối shield, collimator bia 50 Hình 4.4 : Hình 3D hai khối collimator bia 51 Hình 4.5 : Sơ đồ vị trí 40 điểm điển hình đƣợc tiến hành ghi đo suất liều chiếu gamma 53 Hình 4.6 : Sơ đồ vị trí điểm điển hình đƣợc tiến hành ghi đo suất liều chiếu gamma 63 79 Từ Giá trị khóa EFE Loại bỏ kết tiêu chuẩn [Mặc định: EFE = 0.01] PAR Dạng hạt nguồn đƣợc ký hiệu ký tự số (ví dụ: PAR = H hay PAR = 9) Thêm vào dấu “-” để mô tả phản hạt sử dụng phân tán cho mẫu nhiều hạt 80 PHỤ LỤC Hàm chuyển đổi thông lƣợng sang liều ICRP 51 [20] Bảng PL-3: Hàm chuyển đổi thông lƣợng sang suất liều photon không khí, rad.cm2 Năng lƣợng, E DF(E) (MeV) (rad.cm2) 0,01 7,43e-10 0,015 3,12e-10 0,02 1,68e-10 0,03 0,721e-10 0,04 0,429e-10 0,05 0,323e-10 0,06 0,289e-10 0,08 0,307e-10 0,1 0,371e-10 0,15 0,599e-10 0,2 0,856e-10 0,3 1,38e-10 81 Năng lƣợng, E DF(E) (MeV) (rad.cm2) 0,4 1,89e-10 0,5 2,38e-10 0,6 2,84e-10 0,8 3,69e-10 4,47e-10 1,5 6,12e-10 7,5e-10 9,87e-10 12e-10 13,9e-10 15,8e-10 19,5e-10 10 23,1e-10 82 PHỤ LỤC Liều lƣợng thân thể đƣợc phép giới hạn chiếu xạ [1] Bảng PL-4: LLĐPGH chiếu ngoài, mSv năm LLĐPGH chiếu ngoài, mSv Loại chiếu xạ năm Nhóm quan tới hạn A- Nhân viên chuyên nghiệp (những ngƣời làm việc với I II III IV 20 60 120 300 12 30 1,7 10 chất phóng xạ) B- Những cá biệt dân chúng C- Dân cƣ nói chung Nhóm I : toàn thân, tuyến sinh dục tủy xƣơng đỏ Nhóm II : cơ, mô mỡ, gan, thận, lách, ống dày, ruột, phổi thủy tinh thể mắt Nhóm III : Mô xƣơng, tuyến giáp da Nhóm IV : tay, cẳng tay, bàn chân 83 PHỤ LỤC Bảng tóm tắt công trình KHỬ NHIỄU CHO ẢNH DICOM TRONG VIỆC TÍNH TOÁN PHÂN BỐ LIỀU XẠ TRỊ Nguyễn Đức Chương, Lê Thanh Xuân, Đặng Nguyên Phương, Mai Văn Nhơn Khoa Vật lý Vật lý Kĩ thuật - Truờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-TP.HCM Tóm tắt: Nhằm nâng cao độ xác việc mô phân bố liều phantom ảnh CT thông qua chƣơng trình mô vận chuyển hạt MCNP, chƣơng trình xử lý ảnh mang tên CODIM đƣợc xây dựng Trong nhiều trƣờng hợp, ảnh chụp CT thu đƣợc không rõ nét nhiều nguyên nhân khác nhau, cần phải thực công đoạn khử nhiễu để xây dựng đƣợc cấu hình đầu vào xác cho mô Trong báo này, tác giả thực việc khử nhiễu cho ảnh chụp CT đầu vào với thuật toán khác nhằm thu đƣợc ảnh rõ nét Đồng thời phân bố liều thu đƣợc sau mô đƣợc khử nhiễu nhằm làm giảm ảnh hƣởng thăng giáng thống kê Từ khóa: DICOM, xạ trị, khử nhiễu DENOISING DICOM IMAGE IN RADIOTHERAPY DOSE CALCULATION Nguyen Duc Chuong, Le Thanh Xuan, Dang Nguyen Phuong, Mai Van Nhon Faculty of Physics & Engineering Physics - University of Science, VNU-HCMC 84 Abstract: To improve the accuracy in calculating absorbed dose distribution in CT phantom through the particle transport simulation program MCNP, a program CODIM was built for image processing In some cases, the obtained CT images are not clear due to many different causes Thus there is a nescessity to have a noise reduction stage to build input file for simulation accurately In this paper, the authors were carried out the noise reduction for the input CT images with different algorithms Besides, the dose distribution obtained after simulation was also denoised to reduce the influence of statistical fluctuations Key words: DICOM, radiotherapy, noise reduction 85 PHỤ LỤC File input mô máy cyclotron MCNPX C **** CHUONG TRINH MO PHONG MAY GIA TOC SYSCLOTRON **** C C ************************** CELL CARD *************************** C 1 -0.00129 (-10 80 -90) (150:-191:190) (-110:120:130:-140) (350:-391:390) & (-310:320:330:-340) imp:h,p,n=1 $ khong 2 -11.257 10 -20 81 -90 (-50:60) (Pb,Epoxy, B4C) imp:h,p,n=1 $ High-Z Insert 3 -1.8295 10 (20:-81) 80 -90 -30 (-50:60) Polyethelene) imp:h,p,n=1 $ Shield (B4C, -0.00129 (((-50:60:40:-70) 30 -90):(-100 90 31):100) (80 -200 -210 220 & -230) imp:h,p,n=1 $ Air -1.8295 10 -40 50 -60 70 80 -90 Pb) imp:h,p,n=1 $ Shield (B4C, Polyethelene, -1.8295 90 -31 -100 imp:h,p,n=1 $ Shield (B4C, Polyethelene) 17 -11.35 110 -120 140 -130 imp:h,p,n=1 $ Pb 18 -16.65 160 -150 180 -170 imp:h,p,n=1 $ Tantalum 19 -1.11 -160 180 -170 imp:h,p,n=1 $ H2O18 27 -11.35 310 -320 340 -330 imp:h,p,n=1 $ Pb 28 -16.65 360 -350 380 -370 imp:h,p,n=1 $ Tantalum 29 -1.11 -360 380 -370 imp:h,p,n=1 $ H2O18 30 -2.669 370 -390 -350 imp:h,p,n=1 $ Nhom 10 -2.669 170 -190 -150 imp:h,p,n=1 $ Nhom 12 -8.303971413 -180 191 -150 imp:h,p,n=1 $ Tam Havar truoc Bia 86 212 -8.303971413 -380 391 -350 imp:h,p,n=1 $ Tam Havar truoc Bia 11 -5.0875 (221 -220 80 -200 -231):(210 -211 80 -200 -231 241):(200 -201 221 211 241 -231 221 -211):(241 -240 80 -200 220 -210):(230 -231 & -200 220 -210) imp:h,p,n=1 13 -0.00129 (-241:-221:231:211:201) 290 270 -260 -280 -250 80 imp:h,p,n=1 14 -290:-270:260:280:-80:250 imp:h,p,n=0 $Vu tru C ****************************************************************** C C ****************************************************************** C C ************************ SURFACE CARD ************************* C C ****************************************************************** C 10 cz 85 $ Tru tron Shield 20 REC 0 11 0 176 115 0 90 $ Tru elip giua shield 30 REC 0 0 176 183 0 102 $ Tru elip ngoai shield 31 REC 0 176 0 240 183 0 132 $ Tru elip shield top 40 py 143 $ Mat phang khoi B phia tren 50 px -41.5 $ Mat phang khoi B phia ben trai 60 px 41.5 $ Mat phang khoi B phia ben phai 70 py -143 $ Mat phang khoi B phia duoi 80 pz $ Mat phang san phong 81 pz 11 $ Mat phang khoi High-Z Insert phia ben duoi 90 pz 176 $ Mat phang cat ngang Shield 100 pz 240 $ Mat phang phia tren Top 110 cx 1.379 $ Tru tron phia Collimator 120 cx 10 $ Tru tron phia ngoai Collimator 87 130 px 20 $ Mat phang phia cuoi Collimator 140 px $ Mat phang phia dau Collimator 150 cx $ Tru tron phia ngoai Bia 160 cx 0.374 $ Tru tron phia Bia 170 px 22 $ Mat Phang phia cuoi Bia 180 px 21 $ Mat phang phia dau Bia 190 px 27 $ Mat phang khoi Nhom sau bia 191 px 20.99746 $ Mat phang truoc tam Havar 310 cx 1.379 $ Tru tron phia Collimator 320 cx 10 $ Tru tron phia ngoai Collimator 330 px 20 $ Mat phang phia cuoi Collimator 340 px $ Mat phang phia dau Collimator 350 cx $ Tru tron phia ngoai Bia 360 cx 0.374 $ Tru tron phia Bia 370 px 22 $ Mat Phang phia cuoi Bia 380 px 21 $ Mat phang phia dau Bia 390 px 27 $ Mat phang khoi Nhom sau bia 391 px 20.99746 $ Mat phang truoc tam Havar 200 pz 457 $ Mat phang tran phong 201 pz 467 $ Mat phang tren tran phong 210 py 381 $ Mat phang tuong phong phia nguon 211 py 391 $ Mat phang sau tuong phong phia nguon 220 py -289 $ Mat phang tuong phong phia sau nguon 221 py -299 $ Mat phang sau tuong phong phia sau nguon 88 230 px 350 $ Mat phang tuong phong phia ngoai 231 px 360 $ Mat phang sau tuong phong phia ngoai 240 px -350 $ Mat phang tuong phong phia 241 px -360 $ Mat phang sau tuong phong phia 250 pz 1467 $ Mat phang ngoai tuong phia tran 260 py 1391 $ Mat phang ngoai tuong phia nguon 270 py -1299 $ Mat phang ngoai tuong phia sau nguon 280 px 1360 $ Mat phang ngoai tuong phia ngoai 290 px -1360 $ Mat phang ngoai tuong phia C ****************************************************************** C C ************************** Material DEFINITION ******************** C C****************************************************************** C m1 7014 0.755268 8016 0.231781 6012 0.000124 18000 0.012827 m2 6012 0.007605 1001 0.0003 5011 0.001 8016 0.001095 82207 0.99 m3 $ AIR & $ High-Z Insert (Pb, Epoxy, B4C) 5011 0.11 6012 0.583383 1001 0.287108667 8016 0.0114986 & 11023 0.00030416 12024 0.00002532 13027 0.0003991 14028 & 0.0060925 19039 0.0002009 20040 0.000859 26056 & 0.000129 $ Shield (B4C, Polyethelene, Pb) m4 82207 $ Chi m5 73181 $ Tantalum m6 1001 0.006951 m7 13027 8018 0.993049 $ H2O18 $ Nhom 89 m8 5011 0.08 6012 0.336790867 1001 0.0344383 8016 0.0287465 & 11023 0.0007604 12024 0.0000633 13027 0.0009977 14028 & 0.0152314 19039 0.000502 20040 0.002148 26056 & 0.5003218 m9 $ Concrete, Ordinary 27059 0.42 26056 0.181 24052 0.195 28059 0.127 74184 0.027 42096 0.022 25055 0.026 6012 0.002 TR1 61.69 12.31 109 0.788 -0.616 0.616 0.616 0 1 & $ Havar $ Doi he truc toa TR2 -61.69 -12.31 109 -0.788 0.616 -0.616 -0.616 0 1 $ Doi he truc toa C ****************************************************************** C C ************************ SURFACE CARD ************************* C C ***************************************************************** C mode h n p sdef SUR = D6 pos FSUR d1 rad FSUR d3 par=9 & erg=11 vec FSUR d4 axs fsur d5 dir=1 SI6 L 140 340 SP6 D 0.5 0.5 DS1 L 60.69 11.31 110 -60.69 -11.31 110 DS3 S SI7 0.5 SP7 -21 SI8 0.5 SP8 -21 DS4 L 0.788 -0.616 -0.788 0.616 DS5 L 0.788 -0.616 -0.788 0.616 90 f2105:p -140 218 100 f2115:p -282 100 f2125:p -140 -218 100 f2145:p 140 -218 100 f2155:p 282 100 f2165:p 140 218 100 f2175:p 325 100 f2185:p -208 102 100 C f2195:p -208 -102 100 C f2205:p -264 100 C f2215:p 208 -102 100 C f2225:p 208 102 100 C f2235:p 295 100 c f2245:p -41 119 100 c f2255:p -145 81 100 c f2265:p -183 100 c f2275:p -145 -81 100 c f2285:p -41 -119 100 c f2295:p -234 100 c f2305:p 41 -119 100 c f2315:p 145 -81 100 de2105 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df2105 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 91 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 de2115 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df2115 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 de2125 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df2125 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 de2135 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df2135 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 92 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 de2145 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df2145 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 de2155 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df2155 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 de2165 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df2165 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 de2175 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 93 df2175 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 de2185 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.5 10 df2185 7.43e-10 3.12e-10 1.68e-10 0.721e-10 0.429e-10 0.323e-10 0.289e-10 0.307e-10 0.371e-10 0.599e-10 0.856e-10 1.38e-10 1.89e-10 2.38e-10 2.84e-10 3.69e-10 4.47e-10 6.12e-10 7.5e-10 9.87e-10 12e-10 13.9e-10 15.8e-10 19.5e-10 23.1e-10 phys:p 0 phys:n 2000 0 -1 0.5 nps 20000000 [...]... thành phần chính của máy cyclotron 4 Chƣơng 4 – Mô phỏng hệ cyclotron và đánh giá phân bố suất liều chiếu gamma xung quanh hệ cyclotron tại bệnh viện Chợ Rẫy dùng MCNPX: Mô phỏng cấu trúc máy cyclotron bằng chƣơng trình MCNPX Khảo sát phân bố liều gamma bên trong phòng máy cyclotron, so sánh với kết quả thực nghiệm và mô phỏng của nhà sản xuất để kiểm tra độ chính xác của việc mô phỏng Khảo sát phân... phòng máy đƣợc tốt hơn Với mục đích nêu trên, luận văn đã đƣợc hoàn thành với bố cục bao gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1 – Tổng quan về máy gia tốc cyclotron và an toàn phóng xạ trong y tế: Trình bày khái quát về máy gia tốc, lịch sử phát triển của máy gia tốc cyclotron, nguyên lý của quá trình gia tốc vòng tròn khi ứng dụng dòng điện xoay chiều để gia tốc hạt, các thành phần quan trọng của đầu máy gia tốc và... các cấu hình máy gia tốc hiện đại Trình bày sơ lƣợc về các tác hại sinh học của bức xạ lên cơ thể sống và một số biện pháp an toàn phóng xạ trong y tế Chƣơng 2 – Tổng quan về chƣơng trình mô phỏng MCNPX: Trình bày tổng quan về chƣơng trình MCNPX, lịch sử phát triển, kỹ thuật Monte Carlo và cách xây dựng một input file cho MCNPX Chƣơng 3 – Mô tả hệ máy cyclotron tại bệnh viện Chợ Rẫy: Trình bày chi... thành: máy gia tốc thẳng và synchrotron, từ trƣờng tăng lên trong quá trình gia tốc sao cho các hạt chuyển động trong các vòng về cơ bản là quỹ đạo không đổi Trong các máy gia tốc kiểu này, các hạt đƣợc gia tốc theo kiểu lặp đi lặp lại và năng lƣợng hạn chế bởi kích thƣớc của máy gia tốc và không bị hạn chế bởi hiệu điện thế tối đa có thể đạt tới 1.1.2 Tổng quan về máy gia tốc cyclotron Nguyên lí gia tốc. .. [18][19][14], Các chƣơng trình này đều có những ƣu điểm và khuyết điểm nhất định trong mô phỏng chẳng hạn nhƣ thời gian tính toán, độ chính xác của từng chƣơng trình, Luận văn này đƣợc thực hiện nhằm mục đích ứng dụng chƣơng trình Monte Carlo MCNPX phiên bản 2.5.0 để mô phỏng máy gia tốc cyclotron tại Bệnh viện Chợ Rẫy, kiểm tra mức độ an toàn bức xạ trong phòng tạo đồng vị phóng xạ trong bệnh viện Điều này sẽ... sự gia tốc thu đƣợc bằng phƣơng tiện là hiệu điện thế biến thiên theo thời gian thay cho hiệu điện thế tĩnh sử dụng trong các máy gia tốc ví dụ nhƣ máy gia tốc van de Graff Máy gia tốc đầu tiên có tầm quan trọng thực tiễn dựa trên nguyên lí gia tốc tuần tự là cyclotron, do Ernest Orlando Lawrence phát minh ra Trong cyclotron, các hạt tích điện quay tròn trong một từ trƣờng mạnh và đƣợc gia tốc bằng. .. Khảo sát phân bố liều gamma bên ngoài phòng cyclotron để kiểm tra đánh giá mức độ an toàn bức xạ đối với môi trƣờng xung quanh bên ngoài phòng cyclotron 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA TỐC CYCLOTRON VÀ AN TOÀN PHÓNG XẠ TRONG Y TẾ 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA TỐC CYCLOTRON 1.1.1 Lịch sử phát triển [9] Trong các máy gia tốc hạt đầu tiên, các hạt đƣợc gia tốc bằng một hiệu điện thế cao đặt vào khe giữa cathode... đạo hình xoắn ốc và động năng của hạt tăng dần sau một số lớn lần vƣợt qua khoảng trống giữa hai điện cực (hình 2.1) [5] Hình 1.1 Nguyên lý gia tốc cyclotron Biện pháp gia tốc hạt trong điện trƣờng xoay chiều nhƣ sau: Ion âm H- đƣợc tạo ra từ nguồn khí hydrogen (Ion Source) đặt tại tâm của cyclotron, dƣới tác động của lực điện kéo ra khỏi nguồn ion vào vùng gia tốc Vùng gia tốc gồm các điện cực hình chữ... khi tần số của hạt thay đổi và không còn bằng tần số của dòng điện nữa thì hạt không đƣợc gia tốc thêm nữa 12 1.1.4 Mối liên hệ giữa tần số và vận tốc của hạt đƣợc gia tốc Trong trƣờng hợp không tƣơng đối tính: Từ (1.1) và (1.3) ta có: mv 2 Bq v r (1.8) v Bq  r m (1.9) Do đó, Mà v/r là vận tốc góc ω, vì vậy: ω Bq m (1.10) f Bq 2πm (1.11) Với ω  2πf , nên: Để gia tốc hạt thì tần số của dòng điện... trống giữa hai điện cực không đồng thời với sự đổi cực của nguồn điện Nhƣ vậy hạt sẽ không đƣợc gia tốc thêm nữa Nhƣ vậy máy gia tốc cyclotron có một giới hạn về năng lƣợng hạt đƣợc gia tốc Chùm hạt H- sau khi đƣợc gia tốc đến đập vào lá carbon mỏng trở thành chùm proton Chùm hạt proton sau đó đƣợc cho tham gia các phản ứng sản xuất đồng vị phóng xạ cho máy PET: 18 O(p,n)18F (dạng lỏng và khí), 16 O(p,α)13N ... MY GIA TC CYCLOTRON 1.1.1 Lch s phỏt trin [9] 1.1.2 Tng quan v mỏy gia tc cyclotron 1.1.3 Nguyờn lý gia tc cyclotron 1.1.4 Mi liờn h gia tn s v tc ca ht c gia. .. v mỏy gia tc cyclotron v an ton phúng x y t: Trỡnh by khỏi quỏt v mỏy gia tc, lch s phỏt trin ca mỏy gia tc cyclotron, nguyờn lý ca quỏ trỡnh gia tc vũng trũn ng dng dũng in xoay chiu gia tc... phũng cyclotron 5 CHNG TNG QUAN V MY GIA TC CYCLOTRON V AN TON PHểNG X TRONG Y T 1.1 TNG QUAN V MY GIA TC CYCLOTRON 1.1.1 Lch s phỏt trin [9] Trong cỏc mỏy gia tc ht u tiờn, cỏc ht c gia tc