Khảo sát phân bố suất liều xung quanh phòng máy x quang chẩn đoán y tế bằng chương trình MCNP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Võ Thị Thùy Dung KHẢO SÁT PHÂN BỐ SUẤT LIỀU XUNG QUANH PHÒNG MÁY X QUANG CHẨN ĐOÁN Y TẾ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Thành phố Hồ Chí Minh -2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Võ Thị Thùy Dung KHẢO SÁT PHÂN BỐ SUẤT LIỀU XUNG QUANH PHÒNG MÁY X QUANG CHẨN ĐOÁN Y TẾ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP 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 trình hoàn thành luận văn, nhận nhiều quan tâm, động viên, giúp đỡ quý thầy cô, gia đình bạn bè Xin cho phép bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: TS Trương Thị Hồng Loan, người theo dõi suốt trình thực luận văn Cô người giảng dạy, hướng dẫn học phương pháp mô Monte Carlo gợi ý sử dụng chương trình MCNP (Monte Carlo N – Particle) nghiên cứu đề tài Cô người truyền cho say mê nghiên cứu khoa học, có góp ý quý báu cho trình tiến hành luận văn Các thành viên nhóm MCNP Bộ môn Vật lý hạt nhân : Cô Trương Thị Hồng Loan, anh chị: Đặng Nguyên Phương, Trần Ái Khanh, Lê Thanh Xuân, Nguyễn Thị Cẩm Thu hỗ trợ, đóng góp ý kiến bên cạnh giúp đỡ trình tiến hành luận văn ThS Thái Mỹ Phê giúp việc tiến hành đo đạc thực nghiệm bệnh viện Nhi đồng Bác sĩ Nguyễn Anh Tuấn bệnh viện Nhi đồng I cho phép tiến hành đo đạc thực nghiệm bệnh viện Ngoài xin chân thành cảm ơn đến kĩ sư hãng Shimadzu người cung cấp cho tài liệu máy X quang hãng hỗ trợ nhiều việc tìm hiểu cấu tạo máy X quang Tôi xin gửi lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè ủng hộ động viên để hoàn thành khóa học Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 VÕ THỊ THÙY DUNG MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG 10 MỞ ĐẦU 11 Chương 1: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ MÁY PHÁT TIA X 16 1.1 Cấu tạo máy phát X quang thông thường 16 1.1.1 Cấu tạo ống phát tia X 16 1.1.2 Bộ lọc tia .35 1.1.3 Hệ chuẩn trực đầu đèn (Collimator) 36 1.2 Nguyên lý trình phát tia X 39 1.2.1 Nguyên lý tạo tia X .39 1.2.2 Các tính chất tia X 47 1.3 Nguyên lý hoạt động máy phát tia X 51 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng liều tia X 52 Chương 2: AN TOÀN BỨC XẠ TRONG X QUANG CHẨN ĐOÁN Y TẾ 57 2.1 Các hiệu ứng sinh học xạ ion hóa 57 2.1.1 Cơ chế tác dụng xạ ion hóa 57 2.1.2 Những tổn thương xạ ion hóa 58 2.2 Các tiêu chuẩn an toàn xạ .61 2.2.1 Lịch sử xây dựng tiêu chuẩn an toàn xạ giới 61 2.2.2 Các khuyến cáo an toàn xạ ICRP .61 2.2.3 Các tiêu chuẩn an toàn xạ IAEA [6][34][35][38] 63 2.2.4 Giới hạn liều .64 2.3 An toàn xạ quan y tế theo tiêu chuẩn Việt Nam 65 2.3.1 Các quy chế an toàn xạ ban hành Việt Nam .65 2.3.2 Tiêu chuẩn Việt Nam – TCVN 6561:1999 an toàn xạ ion hóa sở X quang y tế 66 Chương 3: KHẢO SÁT PHÂN BỐ SUẤT LIỀU XUNG QUANH PHÒNG MÁY X QUANG CHẨN ĐOÁN Y TẾ BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP 72 3.1 Giới thiệu chương trình MCNP 72 3.1.1 Lịch sử chương trình MCNP 72 3.1.2 Dữ liệu hạt nhân phản ứng MCNP 74 3.1.3 Cấu trúc chương trình MCNP 75 3.1.4 Độ xác kết nhân tố ảnh hưởng 77 3.2 Tally đánh giá 78 3.2.1 Tally F4 .78 3.2.2 Tally Fmesh4 79 3.2.3 Tally F2 .79 3.3 Kết khảo sát phân bố liều xung quanh phòng máy X quang chẩn đoán y tế chương trình MCNP 79 3.3.1 Mô tả phòng X quang thường quy bệnh viện Nhi đồng I 80 3.3.2 Kiểm tra hiệu lực mô hình - chuẩn hóa kết mô 84 3.3.3 Mô phân bố suất liều phòng chụp X quang tally Fmesh với chế độ chiếu chụp khác 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ALARA As Low As Reasonably Achievable ACTL The Activation Library ENDF The Evaluated Nuclear Data File ENDL The Evaluated Nuclear Data Library IAEA International Atomic Energy Agency ICRP International Commission on Radiological Protection ICRU The International Commission on Radiation Units and Measurements MCNP Monte Carlo N-Particle NCRP National Council on Radiation Protection and Measurement DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống chụp ảnh X quang thông thường 16 Hình 1.2 Những phận ống phát tia X thông thường 17 Hình 1.3 Các phận ống tia X máy chụp X quang đại 18 Hình 1.4 Cấu trúc cathode ống tia X sợi đốt Volfram nằm chén hội tụ 19 Hình 1.5 Tác dụng làm thay đổi hình dạng phân bố chùm electron chén tội tụ 20 Hình 1.6 Các thành phần ống tia X có anode cố định gồm bia Vonfram gắn vào khối đồng 21 Hình 1.7 Vết hội tụ bóng X quang có anode cố định 22 Hình 1.8 Hình dạng anode xoay 23 Hình 1.9 Cấu tạo anode xoay 24 Hình 1.10.a Mặt cắt anode RTM 25 Hình 1.10.b Mặt cắt anode RTM- than chì 25 Hình 1.11 Vết tiêu thực vết tiêu hiệu dụng anode 26 Hình 1.12 Vùng tiêu điểm thực tiêu điểm hiệu dụng 27 Hình 1.13 Phương pháp chụp ảnh qua lỗ ngắm để xác định kích thước tiêu điểm 28 Hình 1.14 Anode sử dụng hai vết tiêu lớn nhỏ 29 Hình 1.15 Ảnh hưởng góc nghiêng anode lên kích thước vết tiêu hiệu dụng 30 Hình 1.16 Sự phân bố không đồng chùm tia X theo phương song song với trục Cathode - Anode 31 Hình 1.17 Ảnh hưởng hiệu ứng chân lên khoảng cách đặt phim 31 Hình 1.18 Bầu thủy tinh chứa anode quay 32 Hình 1.19 Mặt cắt ống tia X loại có anode quay hãng Shimadzu 33 Hình 1.20 Bộ lọc hấp thụ photon lượng thấp cho photon lượng cao qua 35 Hình 1.21 Phổ tia X tạo điện áp đỉnh 150 kVp anode làm Vonfram 36 Hình 1.22 Cấu trúc bên hệ chuẩn trực đầu đèn 39 Hình 1.23 Mặt cắt ngang chuẩn trực loại R20-J hãng Shimadzu 38 Hình 1.24 Bức xạ hãm phát electron tương tác với hạt nhân bia 40 Hình 1.25 Electron va chạm trực diện với hạt nhân làm phát xạ hãm có lượng cực đại 41 Hình 1.26 Sự phân bố lượng xạ hãm giá trị điện áp đỉnh 90 kVp (trong trường hợp lọc (đường đứt nét) có lọc tia (liền nét) 41 Hình 1.27 Tương tác làm phát xạ tia X đặc trưng 44 Hình 1.28 Các dãy phổ ứng với chuyển dời electron nguyên tử 46 Hình 1.29 Các vạch xạ đặc trưng ứng với dịch chuyển xạ hãm Vonfram điện áp 90kVp 47 Hình 1.30 Cường độ phát xạ tia X thay đổi mạnh theo giá trị kVp, giữ giá trị dòng qua ống thời gian chiếu không đổi 53 Hình 1.31 Ảnh hưởng mA lên hiệu suất phát tia X 55 Hình 3.1 Quang cảnh phòng chụp X quang thường quy bệnh viện Nhi đồng I 80 Hình 3.2 Mô 3D phòng X quang Nhi đồng I chương trình MCNP5 81 Hình 3.3 Mô lớp chì trần, chì tường, chì ốp cửa, kính chì,vị trí ống phát tia X MCNP5 81 Hình 3.4 Máy X quang sử dụng bệnh viện Nhi đồng I 82 Hình 3.5 Kích thước cấu hình đầu bóng phát tia X tính theo mm (inch) 82 Hình 3.6 Cấu trúc collimator loại R-20J 83 Hình 3.7 Mô hình ống phát tia X hệ thống Collimator hãng Shimadzu 82 Hình 3.8 Vỏ ống chân không cấu trúc bên collimator 84 Hình 3.9 Anode hệ thống cửa sổ Bakelite, lớp collimator 84 Hình 3.10 Hình chụp vị trí đặt cell khảo sát liều vẽ MCNP5 86 Hình 3.11 Đồ thị suất liều (theo khoảng cách nguồn – máy đo) 88 Hình 3.12 Mô phổ tia X giá trị điện áp 100kV 89 Hình 3.13 Mô phân bố suất liều vị trí bàn bệnh nhân chế độ chụp 70 kVp, 200 mA, 100 ms 91 Hình 3.14 Mô phân bố suất liều mặt (xy) chế độ chụp ngực 92 Hình 3.15 Mô phân bố suất liều mặt (xy) chế độ chụp chân 92 Hình 3.16 Mô phân bố suất liều mặt (xy) chế độ chụp tay 92 Hình 3.17 Mô phân bố suất liều mặt (xy) ứng với chụp bụng 75kV 93 Hình 3.18 Mô phân bố suất liều mặt (xy) chế độ chụp bụng 90kV 94 Hình 3.19 Mô phân bố suất liều mặt (xy) chế độ chụp nhũ – lưng 95 Hình 3.20 Mô phân bố suất liều mặt (x,y) chế độ chụp sọ 95 Hình 3.21 Mô phân bố suất liều mặt (x,y) chế độ chụp đầu gối 96 Hình 3.22 Mô phân bố suất liều mặt (x,y) chế độ chụp ngực AP 96 Hình 3.23 Phân bố suất liều cho khu vực phòng chụp dự kiến thu hẹp kích thước 98 Hình 3.24 Phân bố suất liều phòng chụp giảm kích thước 99 Hình 3.25 Mô suy giảm suất liều qua khu vực tường 100 Hình 3.26 Mô suy giảm suất liều qua cửa bệnh nhân tường 101 Hình 3.27 Sự suy giảm chùm tia qua tường phòng X quang 102 Hình 3.28 Mô phân bố liều mặt (x,y) phòng chụp sát trần nhà 102 Hình 3.29 Mô phân bố suất liều (x,y) khu vực trần có lót chì 103 Hình 3.30 Sự suy giảm suất liều qua tường ngăn cách hành lang bệnh viện 104 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tiêu chuẩn độ bền dầu máy biến áp 34 Bảng 1.2 Năng lượng liên kết electron lớp K ứng với số vật liệu anode 46 Bảng 1.3 Bước sóng loại sóng điện từ 47 Bảng 2.1 Hiệu ứng sinh học theo mức độ liều 60 Bảng 2.2 Giới hạn liều chiếu khuyến cáo ICRP 65 Bảng 2.3 Liều giới hạn năm 66 Bảng 2.4 Liều khuyến cáo cho phim chụp X quang quy ước bệnh nhân (TCVN 6561:1999) 66 Bảng 2.5 Liều khuyến cáo chụp, chiếu X quang qui ước cho lần chụp phim 67 Bảng 2.6 Kích thước tiêu chuẩn cho phòng đặt máy X quang loại theo (TCVN 6561:1999) 69 Bảng 3.1 Kết đo suất liều theo khoảng cách 84 Bảng 3.2 Giá trị suất liều mô khoảng cách khảo sát sai số thống kê tương đối tương ứng 86 Bảng 3.3 Các chế độ chụp phòng X quang chẩn đoán thường quy bệnh viện nhi đồng I 87 Bảng 3.4 So sánh giá trị suất liều chế độ chụp 90 Bảng 3.5 So sánh kết mô thực nghiệm đỉnh tia X đặc trưng Vonfram 99 MỞ ĐẦU Từ Wilhelm Conrad Röntgen phát tia X chẩn đoán cấu trúc xương, tia X phát triển để sử dụng cho chụp hình y tế nhờ ưu vượt trội tính hiệu quả, xác, nhanh chóng phương pháp chẩn đoán bệnh trước Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng việc xác định bệnh lý xương, giúp ích tìm bệnh phần mềm Máy chụp X quang ngày phổ biến rộng rãi tất bệnh viện, phòng khám đa khoa, phòng khám tư nhân để đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh người dân Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật lĩnh vực vật lý, điện tử, khí, hóa sinh, công nghệ thông tin…thiết bị chẩn đoán X quang ngày cải tiến trở thành phương pháp chẩn đoán ưu việt thiếu y học đại Ngày máy chụp X quang cải tiến phát triển để sử dụng lĩnh vực khám chữa bệnh chuyên biệt, X quang thường quy (chụp hầu hết phận thể) có X quang răng, X quang vú, X quang chụp mạch, X quang đo độ loãng xương, X quang có tăng sáng truyền hình…Máy X quang thường quy loại cũ có tần số thấp (nửa sóng, sóng), ngày thường sử dụng máy X quang cao tần dùng phim hay cao tần kỹ thuật số Trên thị trường có nhiều loại máy X quang từ nhiều hãng sản xuất giới, đa dạng chủng loại, số lượng cung cấp thị trường tăng nhanh năm gần Trước phát triển lĩnh vực X quang vấn đề an toàn xạ chụp chiếu phim X quang chẩn đoán y tế thu hút quan tâm nhà khoa học nói riêng, toàn xã hội nói chung Vì bên cạnh ưu vượt trội so với phương pháp chẩn đoán y tế trước thiết bị phát tia X để chẩn đoán điều trị bệnh ẩn chứa nguy hiểm biện pháp bảo vệ thích đáng Tính nguy hiểm máy X quang thấp so với nguồn phóng xạ mức độ ảnh hưởng mang tính cục bộ, thời, dễ dàng quản lý khắc phục có cố thiết bị, mức độ ảnh hưởng nhỏ cộng đồng sở y tế nơi tập trung đông người đặc biệt người suy giảm sức khỏe Nguy liều chiếu bệnh nhân cao mức cần thiết, liều xạ lọt cao mức độ che chắn không đảm bảo Điều đưa tới hậu tai hại, gây ảnh hưởng xấu cho sức khỏe cho sống bác sỹ kỹ thuật viên vận hành thiết bị chụp X quang, cho bệnh nhân phải chụp chiếu cho nhân viên, dân chúng nói chung khu vực tác dụng chùm tia X phát từ máy phát tia X Trên giới, công tác bảo vệ an toàn xạ lĩnh vực y tế nhiều tổ chức quan tâm thường xuyên xây dựng tiêu chuẩn an toàn che chắn thiết bị X quang chẩn đoán y tế tiêu chí ALARA (As Low As Reasonably Achievable) trở thành tiêu chí hàng đầu việc thiết kế phòng X quang Hằng năm, tổ chức NCRP (National Council on Radiation Protection and Measurement) ICRU đưa khuyến cáo nhằm bảo vệ an toàn xạ cho môi trường, nhân viên y tế bệnh nhân điều trị Cơ quan lượng nguyên tử quốc tế (IAEA - International Atomic Energy Agency) thường xuyên tổ chức lớp đào tạo hội thảo liên quan đến thiết kế che chắn thiết bị chẩn đoán y tế cho nhân viên làm việc bệnh nhân chịu mức liều thấp tốt đảm bảo hiệu chẩn đoán lợi ích kinh tế Các tài liệu kĩ thuật (TECDOC 1040) ấn phẩm an toàn chẩn đoán xạ trị (Safety Guide for Radiotherary) IAEA nhấn mạnh mục đích che chắn: - Giảm liều chiếu tối đa với nhân viên y tế, bệnh nhân dân chúng mức thấp - Nghiên cứu tối ưu hóa kích thước phòng X quang điều kiện che chắn hợp lý đảm bảo an toàn hiệu kinh tế Ở nước ta, từ “pháp lệnh năm 1996 thông tư 05/2006/BKHCN ngày 10/01/2006 việc hướng dẫn thủ tục khai báo cấp giấy đăng ký, cấp giấy phép cho hợp đồng liên quan đến xạ, thông tư nhất-thông tư 08/2010/TTBKHCN ngày 22/07/2010 BKHCN hướng dẫn việc khai báo, cấp giấy phép tiến hành công việc xạ & CCNVBX”, sở xạ y tế nói chung hay phòng chụp X quang nói riêng phải tuân thủ theo tiêu chuẩn kích thước phòng X quang điều kiện che chắn để đảm bảo an toàn xạ cho môi trường xung quanh, nhân viên y tế bệnh nhân trước cấp phép sử dụng Về thực trạng sử dụng máy X quang chẩn đoán y tế thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1996 đến có gần khoảng 504 sở xạ thuộc y tế khoảng 900 thiết bị X quang chẩn đoán hình ảnh CT Scanner, X quang thường quy, X quang di động, X quang chụp nha Thống kê trung bình năm 2009-2010 [13] cho thấy có đến 53% phòng X quang tuân thủ theo quy định kích thước phòng phải cấp giấy phép Đặc biệt 100% phòng máy X quang chụp nha không tuân thủ kích thước phòng theo quy định Một nhiều nguyên nhân việc nhiều phòng X quang xây dựng theo tiêu chuẩn cũ, không thích hợp với thiết bị chẩn đoán X quang đại dạng kỹ thuật số với liều lượng xạ phát không cao, quy định kích thước phòng nhà sản xuất cung cấp không khớp với kích thước phòng theo TCVN, tiêu chuẩn kích thước cho loại X quang thay đổi nhiều từ năm qua năm mà sở khoa học rõ ràng kèm theo Điều gây khó khăn cho quan có thẩm quyền việc cấp phép hoạt động cho sở X quang Thực tế đặt nhu cầu cần phải tính toán lại diện tích phòng X-quang cho phù hợp với thiết bị cho vừa đảm bảo an toàn xạ đa dạng sở xạ tư nhân vừa giảm chi phí đầu tư sở vật chất Nguyên lý việc tính toán che chắn an toàn cho X quang chẩn đoán cho báo cáo NCRP49 Dù NCRP49 trì liệu tiêu chuẩn che chắn nhiều năm, nhiều tác giả đề nghị mô hình che chắn khác thích hợp tính toán chương trình máy tính, có độ xác cao giảm bớt tính cứng nhắc vốn có NCRP49 Phương pháp luận NCRP tính toán mức liều chiếu tia sơ cấp, tia tán xạ xạ rò rỉ từ nguồn tia X riêng lẻ, không cho thông tin liên quan đến kết hợp tất thông lượng xạ khác xuyên qua lớp che chắn ngoại trừ đưa vào xấp xỉ HVL (lớp giá trị nửa) Archer cộng [21] chứng minh việc đưa vào cứng nhắc dẫn tới mức liều chiếu tuần nhân viên giảm giá trị yêu cầu theo MPD (giới hạn liều cho phép cực đại) thiết lập Để cải tiến phương pháp luận NCRP, B.R.Archer đưa phương pháp xác định bề dày thứ cấp xác cần cho việc đáp ứng tiêu chí thiết kế Điều nhằm giảm thiểu che chắn lớn NCRP-49 Do việc tính toán liều chiếu xung quanh phòng chụp X quang để đánh giá mức độ an toàn xạ từ có cải tiến kịp thời sở trang thiết bị kỹ thuật, đề tiêu chuẩn thiết kế xây dựng phòng chụp X quang để vừa đảm bảo tính an toàn tính kinh tế vấn đề cần thiết Đây vấn đề mẻ trước có nhiều phương pháp tính toán khác nhau, riêng luận văn sử dụng phương pháp mô Monte Carlo với chương trình MCNP để nghiên cứu vấn đề Việc tiến hành mô cho kết luận xác trước thiết lập tiêu chuẩn che chắn xạ cho phòng X quang cho vừa đảm bảo an toàn xạ, vừa tiết kiệm kinh phí xây dựng Trước có số luận văn (đồng giáo viên hướng dẫn) thực tính toán phân bố suất liều phòng chụp X quang chương trình MCNP Tuy nhiên thiếu nhiều thông tin cấu trúc máy X quang nên kết có chưa đủ xác Luận văn kế thừa nghiên cứu sâu, rộng thành có từ luận văn trước, nỗ lực tìm kiếm thông tin thật chi tiết đến mức cấu tạo máy X quang bệnh viện Nhi đồng I nhằm đạt mô hình X quang xác Với mục đích nội dung luận văn phân bổ chương sau: Chương Cấu tạo nguyên lý máy phát tia X: trình bày vấn đề cấu tạo chi tiết máy phát tia X sử dụng X quang chẩn đoán y tế, tạo thành tính chất tia X Chương An toàn xạ X quang chẩn đoán y tế: trình bày hiệu ứng sinh học, tổn thương xạ ion hóa Các giới hạn liều chiếu xạ, tiêu chuẩn an toàn xạ giới, TCVN6561 Việt Nam số yêu cầu an toàn xạ X quang chẩn đoán Chương Giới thiệu phương pháp Monte Carlo, chương trình MCNP ứng dụng chương trình vào việc mô phòng X quang bệnh viện Nhi đồng 1; khảo sát phổ tia X, khảo sát phân bố liều phòng X quang, đánh giá an toàn che chắn, thảo luận kết thu Chương 1: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ MÁY PHÁT TIA X 1.1 Cấu tạo máy phát X quang thông thường Một hệ thống chụp ảnh tia X thông dụng bao gồm khối chức sau: Bàn điều khiển Máy tạo điện cao Ống tia X (console) (generator) (X ray tube) Hệ thống ghi ảnh Bệnh nhân Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống chụp ảnh X quang thông thường Bàn điều khiển nơi vận hành thay đổi thông số tia X (điện thế, cường độ, thời gian phát tia) Máy tạo điện cao nơi cung cấp hiệu điện cao cho điện cực ống tia X để gia tốc chùm điện tử Ống tia X nơi tạo tia X tượng phát xạ hãm Hệ thống ghi ảnh phim tia X hay hệ thống biến hình ảnh tia X thành hình ảnh mà mắt thường nhìn thấy hình Dưới tác giả tập trung vào vấn đề phân tích cấu tạo nguyên lý hoạt động ống phát tia X 1.1.1 Cấu tạo ống phát tia X Chức năng: Ống phát tia X thiết bị chuyển đổi lượng điện thành hai dạng khác lượng tia X nhiệt Trong nhiệt tạo kết không mong muốn, ống phát tia X thiết kế cho lượng nhiệt tạo tiêu tán nhanh tốt Những ống phát tia X hệ chế tạo vào khoảng cuối kỉ 19 William Crookes cộng gọi ống phát âm cực nguội Dòng điện tử giải phóng âm cực nhôm ion hóa lượng không khí ỏi bên buồng chứa thủy tinh giải phóng ḍng điện electron tự do, sau gia tốc chúng nguồn cao (cỡ 100kV), bắn phá vào bia dương cực Platin đặt nghiêng phát tia X Năm 1913, William Coolidge cải tiến ống phát tia X cách dùng âm cực sợi đốt thay cho âm cực nguội để đạt công suất phát cao Sự thay đổi tảng cho phát triển hệ ống phát tia X ngày Về nguyên tắc, ống tia X cấu tạo từ cực: cực âm (cathode) dây tóc nung nóng dòng điện để sản sinh electron cực dương nơi electron đập vào để phát sinh xạ hãm Ống tia X hút chân không để electron không bị lượng va chạm với phân tử khí từ cathode đến anode Hình 1.2 Những phận ống phát tia X thông thường [26] Ống phát tia X đại thiết bị gồm thành phần âm cực (cathode), dương cực (anode) phận phụ: động quay dương cực (Rotor Stator), vỏ ống, hộp chứa, dầu tản nhiệt, cổng giao tiếp… Ống phát tia X đại sử dụng dương cực tĩnh hệ Crookes Coolidge mà dùng dương cực quay cảm ứng điện từ Như vậy, ống phát tia X đại kết hợp âm cực nguội, dương cực quay kết cấu thích hợp khác Tuy nhiên, hệ ống phát tia X Coolidge với dương cực tĩnh dùng số kỹ thuật X- quang khác với yêu cầu đặc thù, X- quang nha khoa, X- quang cầm tay, tăng sáng truyền hình di động Hình 1.3 Các phận ống tia X máy chụp X quang đại [26] 1.1.1.1 Âm cực ( Cathode) Âm cực (Cathode) phận có chức giải phóng chùm điện tử hội tụ chúng thành chùm tia xác định nhắm vào dương cực (anode) Về cấu tạo: âm cực điển hình bao gồm hai thành phần dây tóc (sợi filament) chén hội tụ (focusing cup) Dây tóc làm sợi Volfram có hình lò xo xoắn (để tăng diện tích xạ điện tử ) thẳng đứng gắn chìm vào chén hội tụ hình 1.4 Vật liệu làm tim đèn thường hợp kim Vonfram Thorium Vonfram kim loại nặng, dẫn nhiệt tốt chịu nhiệt độ cao (nhiệt độ nóng chảy cao 33700C), Thorium thường thêm vào sợi đốt Vonfram để tăng cường hiệu suất phát xạ electron tăng tuổi thọ tim đèn [...]... của m y X quang ở bệnh viện Nhi đồng I nhằm đạt được mô hình X quang chính x c hơn Với mục đích trên nội dung luận văn được phân bổ trong 3 chương như sau: Chương 1 Cấu tạo và nguyên lý m y phát tia X: trình b y những vấn đề về cấu tạo chi tiết m y phát tia X sử dụng trong X quang chẩn đoán y tế, sự tạo thành và tính chất của tia X Chương 2 An toàn bức x trong X quang chẩn đoán y tế: trình b y về... chuyên biệt, ngoài X quang thường quy (chụp hầu hết các bộ phận trên cơ thể) còn có X quang răng, X quang vú, X quang chụp mạch, X quang đo độ loãng x ơng, X quang có tăng sáng truyền hình M y X quang thường quy loại cũ có tần số thấp (nửa sóng, cả sóng), ng y nay thường sử dụng các m y X quang cao tần dùng phim hay cao tần kỹ thuật số Trên thị trường có rất nhiều loại m y X quang từ nhiều hãng sản xuất... sử dụng m y X quang trong chẩn đoán y tế tại thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1996 đến nay có gần khoảng 504 cơ sở bức x thuộc y tế và khoảng 900 các thiết bị X quang chẩn đoán hình ảnh như CT Scanner, X quang thường quy, X quang di động, X quang chụp nha Thống kê trung bình các năm 2009-2010 [13] cho th y có đến 53% phòng X quang tuân thủ theo quy định về kích thước phòng đã phải được cấp gi y phép Đặc... thương do bức x ion hóa Các giới hạn liều chiếu x , các tiêu chuẩn an toàn bức x của thế giới, TCVN6561 của Việt Nam và một số y u cầu an toàn bức x đối với X quang chẩn đoán Chương 3 Giới thiệu về phương pháp Monte Carlo, chương trình MCNP và ứng dụng chương trình vào việc mô phỏng phòng X quang tại bệnh viện Nhi đồng 1; khảo sát phổ tia X, khảo sát phân bố liều trong và ngoài phòng X quang, đánh... biệt 100% phòng m y X quang chụp nha không tuân thủ kích thước phòng theo quy định Một trong nhiều nguyên nhân của sự việc n y là do nhiều phòng X quang được x y dựng theo tiêu chuẩn cũ, không còn thích hợp với các thiết bị chẩn đoán X quang hiện đại dạng kỹ thuật số với liều lượng bức x phát ra không cao, các quy định về kích thước phòng do nhà sản xuất cung cấp không khớp với kích thước phòng theo... quan đến bức x , thông tư mới nhất-thông tư 08/2010/TTBKHCN ng y 22/07/2010 của BKHCN hướng dẫn về việc khai báo, cấp gi y phép tiến hành công việc bức x & CCNVBX”, các cơ sở bức x y tế nói chung hay các phòng chụp X quang nói riêng đều phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn về kích thước phòng X quang và điều kiện che chắn để đảm bảo an toàn bức x cho môi trường xung quanh, nhân viên y tế và bệnh nhân... phòng X quang sao cho vừa đảm bảo an toàn bức x , vừa tiết kiệm kinh phí x y dựng Trước đ y đã có một số luận văn (đồng giáo viên hướng dẫn) thực hiện tính toán phân bố suất liều phòng chụp X quang bằng chương trình MCNP Tuy nhiên do thiếu nhiều thông tin về cấu trúc m y X quang nên kết quả có được chưa đủ chính x c Luận văn n y kế thừa và nghiên cứu sâu, rộng thành quả có được từ các luận văn trước,... Röntgen phát hiện ra tia X có thể chẩn đoán cấu trúc x ơng, tia X được phát triển để sử dụng cho chụp hình y tế nhờ những ưu thế vượt trội hơn về tính hiệu quả, chính x c, nhanh chóng hơn các phương pháp chẩn đoán bệnh trước đ y Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng trong việc x c định bệnh lý về x ơng, nhưng cũng có thể giúp ích tìm ra các bệnh về phần mềm M y chụp X quang ng y nay được phổ biến rộng rãi... nhanh trong những năm gần đ y Trước sự phát triển của lĩnh vực X quang thì vấn đề an toàn bức x trong chụp chiếu phim X quang chẩn đoán y tế càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học nói riêng, toàn x hội nói chung Vì bên cạnh những ưu thế vượt trội so với những phương pháp chẩn đoán y tế trước đ y các thiết bị phát tia X để chẩn đoán và điều trị bệnh cũng ẩn chứa những nguy hiểm nếu không có biện... được Chương 1: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ M Y PHÁT TIA X 1.1 Cấu tạo m y phát X quang thông thường Một hệ thống chụp ảnh tia X thông dụng bao gồm các khối chức năng sau: Bàn điều khiển M y tạo điện thế cao Ống tia X (console) (generator) (X ray tube) Hệ thống ghi ảnh Bệnh nhân Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống chụp ảnh X quang thông thường Bàn điều khiển là nơi vận hành có thể thay đổi các thông số của tia X (điện