An toàn bức xạ trong quá trình sản xuất dược chất phóng xạ 18f FDG tại trung tâm máy gia tốc 30 mev, bệnh viện 108 06

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN QUANG HƯƠNG AN TOÀN BỨC XẠ TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT DƯỢC CHẤT PHĨNG XẠ 18F-FDG TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC 30MeV - BỆNH VIỆN 108 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN QUANG HƯƠNG AN TỒN BỨC XẠ TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ 18F-FDG TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC 30MeV - BỆNH VIỆN 108 Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đàm Nguyên Bình Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn thực Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV - Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 Để hồn thành luận văn tơi nhận nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đàm Nguyên Bình trực tiếp hướng dẫn tơi thực nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo, người đem lại cho kiến thức bổ trợ, vô hữu ích năm học vừa qua Tơi xin gửi lời cám ơn chân thành tới Lãnh đạo anh chị Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV, Ban Giám hiệu, Khoa Vật lý, Bộ mơn Vật lý hạt nhân Phịng Sau đại học trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện cho tơi q trình học tập nghiên cứu Cuối tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, người bên tôi, động viên khuyến khích tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Quang Hương LỜI CAM ĐOAN Tên Nguyễn Quang Hương, học viên cao học khóa 2011 – 2013, chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao, trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ ‘‘An tồn xạ q trình sản xuất dược chất phóng xạ 18 F-FDG Trung tâm máy gia tốc 30 MeV, Bệnh viện 108’’ cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu từ thực nghiệm không chép Học viên Nguyễn Quang Hương MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG AN TOÀN BỨC XẠ TRONG SẢN XUẤT ĐỒNGVỊ PHÓNG XẠ TRÊN MÁY GIA TỐC CYCLOTRON 1.1 Máy gia tốc Cyclotron dùng cho sản xuất đồng vị phóng xạ 1.2 Tác hại xạ đến sức khỏe người 1.3 Tiêu chuẩn an xạ tiếp xúc, vận chuyển vật liệu phóng xạ quản lý chất thải phóng xạ 14 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Sản xuất đồng vị phóng xạ máy gia tốc cyclone 30 Trung tâm Máy gia tốc – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu 27 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 37 3.1 Suất liều xạ số vị trí quan trọng Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 trình sản xuất FDG 34 18 3.2 Độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt phòng hotcell tổng hợp, chia liều FDG 44 F18 F- 3.3 Xác định hoạt độ phóng xạ số đồng vị phóng xạ có màng mỏng cửa sổ buồng bia 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ GAMMA TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC 64 PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ NEUTRON TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC 66 PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT TẠI PHÒNG HOTCELL TỔNG HỢP, CHIA LIỀU 18 F-FDG 67 PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU DÙNG PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG LÁ HAVAR 68 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Cyclotron PET SPECT FDG RF D α, β, γ, neutron DNA CT QCVN BKHCN RFLL Coil FDM Hotcell Lab NNDC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Nguyên lý gia tốc cyclotron Hình 1.2 Sơ đồ chung sở sản xuất đồng vị phóng xạ dùng gia tốc Cyclotron .6 Hình 1.3 Minh họa đứt gãy liên kết phân tử AND xạ ion hóa 12 Hình 2.1 Máy gia tốc Cyclone 30 hãng IBA 19 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống máy gia tốc Cyclone 30 19 Hình 2.3 Sơ lược cấu tạo nguồn ion 20 Hình 2.4 Sơ lược cấu tạo hệ thống bơm chùm ion dọc trục 21 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống RF, Các điện cực Dee, lỗ khớp nối RF 21 Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo đường chùm 22 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý đưa proton 23 Hình 2.8 Giản đồ miêu tả dịng proton chuyển cổng khác 23 Hình 2.9 Hình dạng bề ngồi (trái) bên (phải) hệ thống hotcell 25 Hình 2.10 Cửa sổ thủy tinh chì để quan sát hoạt động cánh tay rôbốt 25 Hình 2.11 Điều khiển hệ thống hoạt động thơng qua máy tính bên ngồi 26 Hình 2.12 Cấu trúc phân tử 18 F-FDG 26 Hình 2.13 Sơ đồ mặt khu vực máy gia tốc điểm khảo sát suất liều xạ, nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt 28 Hình 2.14 Thiết bị AT6012A sử dụng đo suất liều xạ gamma 29 Hình 2.15 Phản ứng neutron He3 30 Hình 2.16 Máy đo Thermo (hình trái) cấu tạo bên (hình phải) 30 Hình 2.17 Các vị trí đo độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt phòng hotcell 32 Hình 2.18 Thiết bị Radiagem 2000 32 Hình 2.19 Đầu dị nhiễm bẩn α/β SAB – 100 32 Hình 2.20 Sơ đồ khối hệ phổ kế bán dẫn BEGe-Canberra 34 Hình 2.21 Khối phân tích số DSA-1000 36 Hình 3.1 Mặt ngồi hệ hotcell 39 Hình 3.2 Khe hở đường ray cửa buồng bia dẫn đến lọt xạ neutron 40 Hình 3.3 Sự thăng giáng suất liều xạ gamma neutron cửa buồng bia trình bắn chùm tia vào bia theo ngày sản xuất đồng vị 40 Hình 3.4 Sự thay đổi độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt phòng hotcell tổng hợp, chia liều 18F-FDG 45 Hình 3.5 Cấu tạo bia lỏng đặt ngồi dùng sản xuất 18 F-FDG 47 Hình 3.6 Đường chuẩn lượng 50 Hình 3.7 Đường cong hiệu suất ghi 52 Hình 3.8 Tỉ lệ đóng góp hoạt độ đồng vị phóng xạ Havar đo 56 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Giới hạn Việt Nam liều chiếu xạ đối tượng theo quy định Thông tư số 19/2012/TT-BKHCN ngày 8/11/2012 Bộ Khoa học Công nghệ 16 Bảng 2.1 Một số phản ứng hạt nhân hệ thống bia 24 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật đầu dò phổ kế AT6102A 29 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật đầu dò neutron FH 40 GL-10 31 Bảng 3.1 Trung bình suất liều xạ gamma vị trí khu vực kiểm soát Trung tâm máy gia tốc 38 Bảng 3.2 Trung bình suất liều xạ neutron vị trí thời gian bắn chùm tia gia tốc vào buồng bia 38 Bảng 3.3 Trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt phịng hotcell tổng hợp, chia liều 18F-FDG 44 Bảng 3.4 Phản ứng hạt nhân xảy chùm proton neutron thứ cấp tương tác với Havar 48 Bảng 3.5 Thông tin nguồn gamma chuẩn 49 Bảng 3.6 Số liệu tia gamma chọn để chuẩn lượng vị trí cực đại (kênh) tương ứng 50 Bảng 3.7 Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần đỉnh lượng chọn để xây dựng đường cong hiệu suất ghi 51 Bảng 3.8 Hiệu suất ghi hệ đo với đỉnh lượng chọn để xây dựng đường cong hiệu suất ghi 51 Bảng 3.9 Danh sách đồng vị phóng xạ sinh tra Havar 54 Bảng 3.10 Kết xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ Havar 56 Bảng 3.11 Mức hoạt độ miễn trừ 57 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN: Trong tương lai, Luận văn tiếp tục phát triển theo hướng: - Mô khu vực cửa sổ buồng bia nơi xảy phản ứng hạt nhân để tính tốn lý thuyết suất liều, liều xạ khu vực nhằm có sở so sánh với kết tính tốn thực nghiệm; - Xác định hoạt độ phóng xạ đồng vị có vật liệu buồng bia khác; - Xác định loại đồng vị phóng xạ mẫu kiểm nghiệm dược chất 18 - Đánh giá liều, suất liều cho nhân viên trình bảo dưỡng, F-FDG tạo ra; sửa chữa máy gia tốc Cyclone 30 KIẾN NGHỊ: Từ kết đo suất liều xạ khu vực cửa buồng bia cho thấy, có tồn xạ neutron khe hở cửa buồn bia với mặt sàn đường ray cửa buồng bia Do đó, cần có biện pháp che chắn bổ sung vị trí này, bố trí lớp vật liệu có khả hấp thụ neutron mép đường ray mép cửa buồng bia với mặt sàn nhằm giảm thiểu việc lọt xạ neutron khu vực Từ kết đo độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt phịng hotcell cho thấy, q trình sản xuất 18 F-FDG có khả gây nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, đặc biệt vị trí mép chân hệ hotcell, sau ca sản xuất, nên thực công tác vệ sinh, tẩy xạ định kỳ Mặc dù kết tính tốn liều hấp thụ nhân viên xạ nhận trình sản xuất 18 F-FDG nằm giới hạn quy định, nhiên nên rèn luyện kỹ bố trí phương pháp vận chuyển, lấy mẫu chiếu xạ cho nhân viên xuống mức thấp 60 18 F-FDG tối ưu để giảm liều Sau trình sửa chữa, bảo dưỡng, thay vật liệu nhiễm phóng xạ, đặc biệt vật liệu buồng bia, cần có biện pháp quản lý, lưu giữ nghiêm ngặt vật liệu này, cần tính tốn hoạt độ phóng xạ khoảng thời gian định kỳ nhằm có sở đánh giá an tồn quản lý chất thải phóng xạ trước xử lý, tái chế thải môi trường Trong trình thực Luận văn chắn khơng tránh thiếu sót, mong quan tâm nghiên cứu góp ý Quý Thầy, Cô giáo bạn đọc Tôi hy vọng Luận văn trở thành tài liệu hữu ích cho đồng nghiệp, bạn sinh viên, kỹ thuật viên độc giả quan tâm./ Hà Nội, Ngày 20 tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Quang Hương 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bộ Khoa học Công nghệ (2010), QCVN 5:2010/BKHCN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn xạ - Miễn trừ khai báo cấp giấy phép, Hà Nội Bộ Khoa học Công nghệ (2012), Thông tư số 19/TT-BKHCN Quy định kiểm sốt bảo đảm an tồn xạ chiếu xạ nghề nghiệp công chúng, Hà Nội Bộ Khoa học Công nghệ (2012), Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN Hướng dẫn vận chuyển an tồn vật liệu phóng xạ, Hà Nội Nguyễn Văn Dinh (2013), Nghiên cứu hệ thống tạo dẫn truyền chùm ion máy gia tốc Cyclotron 30 MeV IBA, Luận văn thạc sĩ khoa học Vật lý, Viện Vật lý, Hà Nội gia Nguyễn Văn Đỗ (2005), Phương pháp phân tích hạt nhân, NXB Đại học Quốc Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Đức Hòa (2012), Điện tử hạt nhân, NXB Giáo dục Việt Nam, Hà Nội Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Ngọc Liên (2003), An toàn xạ an toàn điện y tế, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Vũ Thanh Quang (2007), Giới thiệu hệ thống máy gia tốc Cyclotron 30 MeV IBA, Bệnh viện Quân đội 108, Hà Nội 10 Vũ Thanh Quang (2007), Sản xuất kiểm nghiệm viện Quân đội 108, Hà Nội 11 18 F-FDG, Bệnh Châu Văn Tạo (2005), An toàn xạ ion hóa, NXB Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh 62 12 Lê Đức Thiện (2012), Xác định đặc trưng hệ phổ kế gamma bán dẫn Be5030, Luận văn Thạc sĩ khoa học Vật lý, Đại học Khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh TIẾNG ANH 13 BMA (2004), Product description provides information for the Cyclone® 30, Belgium 14 CANBERRA (2005), Nuclear Power Measurement Solutions, France 15 Canberra Industries (2009), DSA – 1000 Digital Spectrum Analyzer, France 16 IAEA (2009), Cyclotron Produced Radionuclides Physical Characteristics and Production Methods, Austria 17 IAEA (2012), Cyclotron Produced Radionuclides Operation and Maintenance of Gas and Liquid Targets, Austria 18 Jonh Gillanders (2006), “Measurement of long lived radioactive impurities retained in the disposable cassettes on the Tracerlab MX system during the production of 18F-FDG”, Australian Medical Journal, 50, pp 86-100 18 19 Kasaki Nishizawa, “Analysis of radioactive byproducts in [ O]H2O detected 18 during [ F]FDG synthesis”, Japanese Medical Journal, 61, pp 75-86 20 Matthew Griffiths (2006), Hospital Cyclotrons Radiation Safety Aspects, Germany 63 PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ GAMMA TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC Vị trí khảo sát (điểm đặt detector) Phơng xạ gamma khu vực kiểm sốt Vận hành máy gia tốc, chưa bắn tia vào bia Cửa buồng Cyclotron (cách 0,5m; cao 1m) Cửa buồng bia (cách 0,5m; cao 1m) Cửa phòng hotcell Trong phòng hotcell Vận hành máy gia tốc, trình bắn tia vào bia Cửa buồng Cyclotron (cách 0,5m; cao 1m) Cửa buồng bia (cách 0,5m; cao 1m) Cửa buồng bia (cách 4m; cao 1m) Cửa phòng hotcell Trong phòng hotcell Quá trình chuyển xạ 18F từ buồng bia sang phịng hotcell tổng hợp, chia liều 18F-FDG Trong phòng tổng hợp FDG Vận chuyển Container chứa 18F-FDG xe chuyên chở Container liều đơn (cách container 0,2m) Container liều tổng 64 (cách container 0,2m) Quá trình lấy mẫu 18F-FDG kiểm nghiệm phịng Lab phân tích phổ gamma (cách phía sau bình phong chì 35 30 32 36 32 35 nơi lấy mẫu FDG 0,2m) Quá trình kiểm nghiệm 18F-FDG Trung tâm phòng Lab sắc ký 0.19 (nơi đặt hệ máy kiểm nghiệm dược chất phóng xạ) 0.18 0.19 0.20 0.18 0.17 Sau kết thúc sản xuất 18F-FDG 60 phút Cửa buồng Cyclotron (cách 0,5m; cao 1m) Cửa buồng bia (cách 0,5m; cao 1m) Cửa phòng hotcell Trong phòng hotcell Cách xe chuyên chở container chứa dược chất phóng xạ 0,5m, cao 1m Xe chở container liều đơn Xe chở container liều tổng PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ NEUTRON TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC 65 Vị trí khảo sát (điểm đặt detector) Vận hành máy gia tốc, chưa bắn tia vào bia Cửa buồng Cyclotron (cách 0,5m; cao 1m) Cửa buồng bia (cách 0,5m; sát mặt đất) Vận hành máy gia tốc, trình bắn tia vào bia Cửa buồng Cyclotron (cách 0,5m; cao 0,5m) Cửa buồng bia (cách 0,5m; sát mặt đất) Cửa buồng bia (cách 0,5m; cao 0,5m) Sau kết thúc sản xuất 18F-FDG 60 phút Cửa buồng bia (cách 0,5m; sát mặt đất) Ghi chú: dấu (-) khơng phát có xạ neutron, suất liều lức xạ neutron PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT TẠI PHỊNG HOTCELL TỔNG HỢP, CHIA LIỀU 18F-FDG 66 Vị trí đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (A) (B) (C) (D) Ghi chú: - Vị trí (A) Cửa phịng hotcell; - Vị trí (B) Trung tâm phịng hotcell (cách chân hệ hotcell 1m); - Vị trí (C) Cách chân hệ hotcell 0,3m; - Vị trí (D) Mép chân hệ hotcell; 18 - Các cột ký hiệu (1) độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt trước sản xuất F-FDG; - Các cột ký hiệu (2) độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt sau sản xuất 18 - Các cột ký hiệu (3) độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt sau sản xuất 18 F-FDG 10 phút; F-FDG 480 phút PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU DÙNG PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ PHĨNG XẠ TRONG LÁ HAVAR Detector Name: Sample Title: Peak Analysis Performed on: 67 Peak Analysis Fro Peak Analysis To M m M m M m M m M m M m Peak ROI ROI No start end 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 167167189189212212248248360403481632632724767- 68 184 184 208 208 231 231 269 269 373 416 494 646 646 739 782 31 32 33 34 35 36 5307- 5330 6043- 6061 6101- 6122 6691- 6711 7793- 7818 8083- 8095 M = First peak in a multiplet region m = Other peak in a multiplet region F = Fitted singlet Errors quoted at 1.000 sigma 69 ... QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN QUANG HƯƠNG AN TOÀN BỨC XẠ TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT DƯỢC CHẤT PHĨNG XẠ 18F- FDG TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC 30MeV - BỆNH VIỆN 108. .. Chương An toàn xạ sản xuất đồng vị phóng xạ máy gia tốc cyclotron: Trình bày khái quát máy gia tốc cyclotron, loại xạ phát trình sản xuất đồng vị phóng xạ máy gia tốc cyclotron; tác hại xạ đến... MÁY MÁY GIA TỐC CYCLONE 30 TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC, BỆNH VIỆN TRUNG ƯƠNG QUÂN ĐỘI 108 2.1.1 Máy gia tốc Cyclone 30 [2] [15] Máy gia tốc Cyclone 30 (tên riêng máy gia tốc cyclotron 30MeV hãng