Xác định thực nghiệm phân bố thông lượng nơtron trên máy gia tốc xạ trị varian cx tại bệnh viện trung ương quân đội 108

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ MẠNH ĐỨC XÁC ĐỊNH THỰC NGHIỆM PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON TRÊN MÁY GIA TỐC XẠ TRỊ VARIAN CX TẠI BỆNH VIỆN TW QUÂN ĐỘI 108 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HẠT NHÂN Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ MẠNH ĐỨC XÁC ĐỊNH THỰC NGHIỆM PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON TRÊN MÁY GIA TỐC XẠ TRỊ VARIAN CX TẠI BỆNH VIỆN TW QUÂN ĐỘI 108 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HẠT NHÂN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS PHẠM ĐÌNH KHANG Hà Nội - 2018 Mục Lục Lời cam đoan .2 Danh mục từ viết tắt Danh mục hình Danh mục bảng MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN .9 I.1 Xác định trường nơtron khu vực xạ trị I.1.1 Phương pháp tính tốn I.1.2 Phương pháp đo thực nghiệm 10 I.2 Máy gia tốc xạ trị LINAC .12 I.2.2 Các phản ứng hạt nhân trình hoạt động .17 CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 II.1 Xác định trường nơtron phương pháp kích hoạt 23 II.1.1 Xác định trường nơtron nhiệt 23 II.1.2 Xác định trường nơtron nhiệt 38 II.2 Hệ thống đo gamma sử dụng detector HpGe 48 II.2.1 Xây dựng đường chuẩn lượng .48 II.2.2 Xây dựng đường chuẩn hiệu suất 51 II.2.3 Xử lý phổ gamma thu 71 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 72 III.1 Mơ tả thí nghiệm 72 III.2 Các thông số hệ đo gammavà xây dựng hàm hiệu suất ghi 74 III.2.1.Thông số hệ phổ kế gamma bộ nguồn chuẩn hiệu suất 74 III.2.2 Xây dựng đường chuẩn hiệu suất 75 III.4 Kết thử nghiệm hệ che chắn nơtron 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn tôi: “Xác định thực nghiệm phân bố thông lượng nơtron máy gia tốc xạ trị Varian CX Bệnh viện Trung ương Quân đội 108” thực hướng dẫn PGS.TS Phạm Đình Khang trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Mọi thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc phép công bố Hà Nội ngày 15/10/2018 Học viên thực Lê Mạnh Đức Danh mục từ viết tắt Từ viết tắt ADC CPS LINAC MCA MU TCS PC SAD SSD Tiếng Anh Tiếng Việt Analog to Digital Converter Count Per Second: Linear Accelerator Multichanel Analyzer Monitor Unit True Coincidence Summing Personal Computer Source-to-Axis Distance Source-to-Skin Distance: Mạch chuyển đổi tương tự số Số đếm/giây Máy gia tốc tuyến tính Máy phân tích biên độ đa kênh Đơn vị phát máy gia tốc xạ trị Tổng trùng phùng thực Máy tính cá nhân Khoảng cách từ nguồn đến trục quay Khoảng cách từ nguồn đến bề mặt da Danh mục hình Danh mục Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Tên hình Trang Chiếu xạ khối cầu Bonner máy gia tốc 09 Sơ đồ bố trí phim policarbonate sử dụng đo liều nơtron 11 Máy gia tốc xạ trị 12 Súng electron 13 Magnetron 14 Klystron 15 Sơ đồ hoạt động Klystron 16 Ống dẫn sóng chạy (Travelling Waveguide Systems) 16 Ống dẫn sóng đứng (Standing Waveguide System) 17 Sơ đồ cấu tạo đầu máy gia tốc 18 Tương quan phổ lượng nơtron sinh 22 lượng electron tới 24 Sự phụ thuộc hoạt độ phóng xạ vào thời gian kích hoạt t b , thời gian phân rã t d , thời gian đo t m Sơ đồ phân rã Mn56 27 Sơ đồ phân rã Cu6 27 116 116m1 116m2 Sơ đồ phân rã In , In , In 28 Sơ đồ phân rã Dy165 28 198 Sơ đồ phân rã Au 29 Sự phụ thuộc nhiệt độ thừa số g số chất Đường cong nội suy hấp thụ tia  dò mỏng phát phụ thuộc vào độ dày hấp thụ (nhôm) Các đường cong xây dựng từ liệu Meister (1958) Hình 2.9 Các đường cong nội suy hấp thụ tia  phụ thuộc độ dày chất hấp thụ chất với dò Các đường cong xây dựng từ liệu Meister (1958) Hình 2.10 Mối liên hệ góc ϑ, ϑ∗ , φ∗ Hình 2.11 Các hàm gl(μa, x, ) l = 1, 1, μa = 0,1 (-) 1,0 (- - -) Hình 2.12 Xác suất hấp thụ dò φ0 (μa δ) (1) trương nơtron đẳng hướng tiệm cận xác xuất Hình 2.13 Hệ số tự chắn dị hấp thụ trường nơtron đẳng hướng Hình 2.14 Hệ số tự chắn nhiệt dò vàng thay đổi theo độ dày dò o – thực nghiệm; - - - tính xác; - tính theo (II.1.24) Hình 2.15 Hệ số tự che chắn Gepi tích phân cộng hưởng theo tính tốn Trube (-) tính tốn theo hệ thức (II.1.23a) (- - -) Hình Tiết diện phụ thuộc lượng số dị cộng 2.16a,b hưởng Hình 2.16 c Tiết diện phụ thuộc lượng số dị cộng hưởng Hình 2.17 Đóng góp cộng hưởng vào độ kích hoạt dò cộng hưởng khác theo độ dày dị Hình 2.18 Đóng góp cộng hưởng vào độ kích hoạt khác dị cộng hưởng khác dạng bánh kẹp theo độ dày dị Hình 2.19 Cấu trúc dò cụ thể dạng bánh kẹp – Bánh kẹp; 2- Các dò bánh kẹp; 3- Vịng bảo vệ; 4- Vỏ bọc cadmi Hình 2.20 Tỷ số độ kích hoạt lý thuyết thực nghiệm (Ehret, 1961) dị ngồi dị bánh kẹp độ kích hoạt dị bên theo độ dày dị ngồi Hình 2.7 Hình 2.8 29 31 31 33 35 37 37 42 43 45 45 45 46 46 47 Hình 2.21 Hình 2.22 Hình 2.23 Hình 2.24 Hình 2.25 Hình 2.26 Hình 2.27 Hình 2.28 Hình 2.29 Hình 2.30 Hình 2.31 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Chuẩn lượng (55 điểm đường khớp dạng đường thẳng) sử dụng nguồn 152Eu Hai điểm đánh dấu sử dụng chuẩn hóa hai điểm Hình học để bổ khoảng cách nguồn – đầu dị Cường độ xạ đến đầu dị tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách nguồn – đầu dị Minh họa góc đặc (góc mẫu nhìn đầu dị): (a) nguồn điểm với khoảng cách khác nhau; (b) nguồn phân bố (dạng khối) Cơ sở hình học cho hiệu chỉnh thực nghiệm theo độ cao nguồn Hiệu chỉnh thực nghiệm cho thăng giáng độ cao nguồn hình trụ đặt vỏ đầu dò Khu vực nằm hai đường đứt nét biểu thị độ lệch chuẩn kết hiệu chỉnh Hình học nguồn sử dụng để hiệu chỉnh tự hấp thụ bên nguồn Hiệu chỉnh thực nghiệm cho tự hấp thụ bên nguồn: (a) tỷ số diện tích đỉnh diện tích hiệu chỉnh trung bình; (b) diện tích đỉnh sau hiệu chỉnh Hiệu chỉnh thực nghiệm chồng chập xung (tổng ngẫu nhiên): (x), chưa hiệu chỉnh, (+), hiệu chỉnh Đường cong hiệu suất với cấu hình nguồn đặt mặt đầu dò nguồn đặt cách đầu dò 11,5 cm Nguồn 152Eu Các đỉnh tổng nằm phía đỉnh 121.78 keV 152Eu Ta cần chý ý phơng liên tục phía lượng cao đỉnh tăng lên Sơ đồ bố trí dị ký hiệu mẫu kích hoạt Hệ phổ kế gamma phân giải cao HPGe Canberra GC1520 Phổ gamma nguồn 152Eu Hiệu suất ghi đầu dò đo với nguồn chuẩn sau hiệu chỉnh Phổ điểm A: Au(11) bọc Cd Phổ điểm A: Au(23) không bọc Cd Phân bố thông lượng nơtron tổng cộng theo chiều dọc bàn điều trị So sánh suy giảm thông lượng nơtron có che chắn so với khơng che chắn vị trí cách Isocenter 20cm 49 52 54 55 57 57 60 61 65 66 68 72 74 78 78 79 80 81 83 Danh mục bảng Danh mục Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Bảng 2.5 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Tên bảng Ngưỡng lượng phản ứng (,n) với số đồng vị Ngưỡng lượng phản ứng (γ,2n) với số đồng vị Năng lượng đặc trưng nơtron với số đồng vị Tính chất mẫu dùng để đo nơtron nhiệt Số liệu phân rã gamma số mẫu Số liệu phân rã beta số mẫu Năng lượng cộng hưởng số chất Phân tích phần phổ 152Eu đo hình học nguồn đặt gần đầu dị Đặc tính dò Au sử dụng Ký hiệu đặc trưng kỹ thuật dò Au sử dụng thí nghiệm Đặc tính kỹ thuật Hệ phổ kế gamma phân giải cao Thông số nguồn điểm chuẩn hiệu suất IAEA Thông số nguồn chuẩn đặc trưng lượng tử gamma phát Các giá trị hiệu suất ghi đầu dò nguồn điểm hiệu chỉnh dò Au Kết tính thơng lượng nơtron theo chiều dọc bàn điều trị Kết che chắn thử nghiệm nơtron với meka, hỗn hợp paraphin + Boron vị trí cách isocenter 20cm Tỉ số suy giảm nơtron có che chắn so với khơng che chắn vị trí cách Isocenter 20cm Trang 19 20 21 26 30 32 44 67 73 73 75 75 76 79 80 82 82 MỞ ĐẦU Các máy gia tốc xạ trị ngày sử dụng phổ biến điều trị ung thư, thay hoàn toàn thiết bị xạ trị sử dụng nguồn phóng xạ Các máy gia tốc xạ trị ngày điều trị bệnh nhân chùm electron lượng cao chùm photon (bức xạ hãm) sinh cho dòng electron đập vào thiết bị phát xạ hãm (bia Vonfram) Chùm tia xạ hãm sử dụng xạ trị có lượng khoảng MV đến 15 MV Khi lượng photon vượt ngưỡng lượng xảy phản ứng quang hạt nhân (khoảng MeV), có xạ nơtron, proton sinh Tuy nhiên, ảnh hưởng xạ tới bệnh nhân chưa đánh giá đầy đủ Trong sản phẩm phụ trình chùm photon tương tác với bia xạ hãm, nơtron sinh từ phản ứng quang hạt nhân sản phẩm đóng góp lớn vào liều hấp thụ bệnh nhân trình điều trị Do đặc điểm nơtron có trọng số sinh học xạ lớn nên liều nhỏ nơtron gây hiệu ứng sinh học đáng kể cho bệnh nhân Hiện có nhiều nghiên cứu giới tiến hành để tính tốn liều tương đương sinh học nơtron phòng máy gia tốc xạ trị, nghiên cứu thường sử dụng phương pháp tính tốn phương pháp đo đạc thực nghiệm Phương pháp tính tốn sử dụng phần mềm mơ Monte Carlo để tính tốn thơng lượng nơtron, sau đo thơng lượng nơtron số điểm để xác nhận lại kết mô Phương pháp đo đạc thực nghiệm trực tiếp đo thông lượng nơtron phịng máy gia tốc xạ trị, từ tính tốn phân bố thơng lượng nơtron tồn phòng điều trị Các nghiên cứu tiến hành trước (Hong Suk KIM [4] , Najmeh Mohammadi[5] , Seyed Mehdi HASHEMI [1] , H Yucel[6] ….) thu kết quả: Liều nơtron đáng kể, đặc biệt với quan lành nhạy cảm với xạ Do ảnh hưởng liều nơtron khác máy gia tốc xạ trị trung tâm xạ trị cần có nghiên cứu riêng thơng lượng nơtron phịng máy gia tốc xạ trị Tại nước ta, máy gia tốc xạ trị bắt đầu đưa vào điều trị bệnh nhân từ 10 năm trước Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu thơng lượng nơtron phịng máy gia tốc xạ trị Tôi thực nghiên cứu với mục đích xác định phân bố thơng lượng nơtron phòng máy gia tốc xạ trị Kết nghiên cứu đưa vào tính liều điều trị liều tới quan lành bệnh nhân, giúp nâng cao hiệu điều trị giảm tác dụng phụ tới bệnh nhân Vì lẽ mà tơi lựa chọn việc xác định phân bố thông lượng nơtron phòng xạ trị phương pháp đo thực nghiệm làm hướng nghiên cứu luận văn Phần nội dung luận văn chia làm chương: Chương trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu xác định trường nơtron khu vực xạ trị Chương trình bày phương pháp nghiên cứu, đo đạc thực nghiệm mà tơi lựa chọn Chương trình bày kết đo đạc Các vấn đề kể liên quan tới độ xác hiệu chỉnh thời gian chết hệ phổ kế II.2.3 Xử lý phổ gamma thu Theo Gordo𝑛[2] hệ thống chương trình điều khiển MCA chủ yếu phục vụ việc ghi liệu phổ Chúng mô lại chức khối phân tích đa kênh Canberra System 100 ORTEC Maestro 32 hai hệ thống chương trình điều khiển MCAtiêu biểu Các chương trình cho phép chuẩn lượng khơng cho phép chuẩn độ rộng hiệu suất Diện tích đỉnh tính cách lấy tổng số đếm kênh vùng đỉnh đỉnh đỉnh đơn Thuật toán sử dụng chương trình Genie 2000 Fitzpeaks tiến hành làm khớp đỉnh theo phương pháp bình phương tối thiểu phi tuyến Các thông số hàm khớp cung cấp đồng thời diện tích đỉnh, độ rộng đỉnh vị trí đỉnh Với đỉnh đơn, phương pháp khớp không mang lại cải thiện độ bất định so với phương pháp lấy tổng số đếm Theo Gordo𝑛[2] chương trình phân tích phổ xác định số kênh để đánh giá phông theo nhiều cách khác Một số chương trình dùng số kênh cố định, chẳng hạn ba, với vị trí đỉnh Cách thường sử dụng hệ thống chương trình điều khiển MCA phân tích bước mức thơ Chương trình Maestro-32 sử dụng ba kênh, Caberra System 100 sử dụng kênh Việc lựa chọn số kênh thích hợp để đại diện cho phơng cần phải xem xét tới thiết lập ROIs Genie 2000 sử dụng kênh liền kề với hai giới hạn đỉnh để đánh giá phông Trong trường hợp, có hai đỉnh nằm kề nhau, cặp đỉnh gọi cặp đỉnh chập phải xử lý theo cách riêng Gamma Vision sử dụng điểm lân cận hai chân đỉnh để đánh giá phông 71 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN III.1 Mơ tả thí nghiệm Máy gia tốc xạ trị khảo sát Varian Model CX xuất xưởng đưa vào vận hành năm 2013 Bệnh viện TWQĐ 108 Máy phát mức lượng photon MV, 15 MV mức lượng electron MeV, MeV, 12 MeV, 15 MeV, 18 MeV Sơ đồ bố trí thực nghiệm thể qua hình 3.1 Hình 3.1 Sơ đờ bớ trí dị ký hiệu mẫu kích hoạt Các dị bố trí dọc theo trục đồng tâm bàn điều trị, vị trí chiếu bao gồm 02 Au có bọc khơng bọc hộp cadmi Độ dày hộp bọc Cadmi 72 0.508 mm Các dò vàng sử dụng dò ngưỡng hãng Shieldwerx (USA), đặc tính phản ứng đặc trưng kỹ thuật thể bảng 3.1 3.2 Bảng 3.1 Đặc tính dị Au sử dụng Phản ứng Ngưỡng lượng phản ứng Tiết diện phản ứng Thời gian bán rã Năng lượng γ Xác suất phát γ T1/2 (keV) (%) (eV) 197 Au(n,γ)198Au Tất mức lượng 98.8±0.3 b 2.6943 ngày 411.8 95.62 197 Au(n,γ)198Au Cộng hưởng (>4.906 eV) 1551±13b 2.6943 ngày 411.8 95.62 Bảng 3.2 Ký hiệu đặc trưng kỹ thuật dị Au sử dụng thí nghiệm Foils Au(2) Au(13) Tham số Au(92) Au(14) Au(M6) Au(A) Au(B) Au(18) Au(2M) Au(16) Au(11) Au(23) Đ.Kính (mm) 10 10 10 10 12.7 12.7 10 10 10 10 10 Khối lượng(gam) 0.204 0.171 0.116 0.193 0.113 0.124 0.124 0.210 0.118 0.171 0.121 0.174 10 Thông số chiếu thời gian đo: - Thời gian chiếu dò 11.6 phút, lượng photon 15MV, trường chiếu 30cmx30cm, suất liều 600 MU/phút, tổng liều phát 7000 MU (70Gy), SAD 100cm - Thời điểm bắt đầu chiếu: 12h50 ngày 23 tháng 11 năm 2017 - Thời điểm ngừng chiếu: 13h01 ngày 23 tháng 11 năm 2017 Đo điểm F - Mẫu Au(M6)Cd: Thời gian đo 14h46’ ngày 23/11/2017 - Mẫu Au(14): Thời gian đo 16h52’ ngày 23/11/2017 Đo điểm E - Mẫu Au(2)Cd: Thời gian đo 19h01’ ngày 23/11/2017 - Mẫu Au(2M): Thời gian đo 21h03’ ngày 23/11/2017 73 Đo điểm D - Mẫu Au(13)Cd: Thời gian đo 23h07’ ngày 23/11/2017 - Mẫu Au(18): Thời gian đo 1h09’ ngày 24/11/2017 Đo điểm C - Mẫu Au(16)Cd: Thời gian đo 6h04’ ngày 24/11/2017 - Mẫu Au(92): Thời gian đo 8h06’ ngày 24/11/2017 Đo điểm B - Mẫu Au(A)Cd: Thời gian đo 10h11’ ngày 24/11/2017 - Mẫu Au(B): Thời gian đo 12h20’ ngày 24/11/2017 Đo điểm A - Mẫu Au(23): Thời gian đo 15h45’ ngày 24/11/2017 - Mẫu Au(11)Cd: Thời gian đo 18h00’ ngày 24/11/2017 III.2 Các thông số hệ đo gammavà xây dựng hàm hiệu suất ghi III.2.1.Thông số hệ phổ kế gamma bợ nguồn chuẩn hiệu suất Trong thí nghiệm sử dụng hệ phổ kế gamma phân giải cao Detector HPGe Canberra GC1520 Viện Hóa học – Mơi trường qn sự/BCHH Hình 3.2 bảng 3.3 mơ tả hệ đo sử dụng thí nghiệm Hình 3.2 Hệ phổ kế gamma phân giải cao HPGe Canberra GC1520 74 Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật Hệ phổ kế gamma phân giải cao Hãng sản xuất Serial Number Detector Model Hình học detector Hiệu suất ghi tương đối (%) Tỉ số Photopeak-Compton Cao (V) Crystal Model Thời gian làm lạnh (h) FWHM 122 keV FWHM 1332 keV Shaping time (µs) Preamplifier Model Loại Detector Shaping Model Đường kính tinh thể (mm) Chiều dài tinh thể (mm) Độ dày cửa sổ (mm) III.2.2 Xây dựng đường chuẩn hiệu suất Canberra Industries 06089367 GC1520 Closed end Coaxial 15 40 (+)2500 7935 SL-7 1.0 2.0 2002CSL HPGe( p-type) Gaussian 48 54.5 0.5 Bảng 3.4 Thông số nguồn điểm chuẩn hiệu suất IAEA Nguồn chuẩn Chu kỳ bán rã (năm) Hoạt độ ban đầu (KBq) Năng lượng, hiệu suất phát (keV) Eu152 13,537 406,3 Cs137 30,07 470,0 344,27 (26,4%) 778,89 (12,7%) 964,01 (14,4%) 1085,8 (9,9%) 1112 (13,3%) 1408 (20,7%) 662 (100%) Am241 432,2 360,9 59,5 (35,9%) Co60 5,271 407,2 Na22 2,602 320,2 Ba133 10,5 303,7 1173,2 (100%) 1332,5 (100%) 511 (179,8%) 1274,5 (99,94%) 81 (32,97%) 302,8 (17,78%) 356 (60,5%) 75 Để xác định hàm hiệu suất ghi đầu dị chúng tơi sử dụng Bộ nguồn chuẩn hiệu suất sử dụng nguồn điểm IAEA sản xuất ngày 1/7/1983 Thông số nguồn chuẩn đặc trưng lượng tử gamma phát từ nguồn chuẩn trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Thông số nguồn chuẩn đặc trưng lượng tử gamma phát Nguồn 22 60 Na Co 133 Ba Ngày sản xuất Hoạt độ ban đầu (kBq) Chu kỳ bán hủy 1/7/1983 320,2 2,603 năm 1/7/1983 1/7/1983 407,2 303,7 \ 137 152 Am Năng lượng Cường độ gamma phát phát gamma (KeV) (%) 511 179,8 1274,54 99,94 5,271 năm 1173,23 99,85 1332,49 99,98 10,57 năm 80,99 34,1 302,85 18,32 356,02 62,0 Cs 1/7/1983 470,0 30,04 năm 661,66 84,99 Eu 1/7/1983 406,3 13,52 năm 121,78 28,4 244,70 7,54 344,28 26,52 778,9 12,94 964,13 14,59 1085,91 10,09 1112,12 13,56 1408,01 20,8 59,54 35,9 241 1/7/1983 360,9 432,7 năm 76 Từ việc xử lý phổ gamma đo với nguồn chuẩn xác định hiệu suất ghi đầu dị Vì thực nghiệm dị Au khơng giống hình học nguồn chuẩn (ở nguồn chuẩn nguồn điểm dị có dạng hình đĩa đường kính 1cm dày 0.05mm) cần phải hiệu chỉnh lại hiệu suất từ hàm thu nguồn điểm để thu hàm chuẩn hiệu suất dò Au Hàm hiệu suất ghi khớp từ trình xử lý điểm thực nghiệm thu từ nguồn chuẩn lặp theo phương pháp Levenberg Marquardt hội tụ (khi bình phương đạt cực tiểu) Các mơ hình hàm khớp (2.1), (2.2) (2.3) sử dụng để tính hiệu suất ghi hệ trùng phùng log  ( E )  a1  a2 log( E )  a3[log( E)]2 (2.1) i   E  log  ( E )   log   i 0   1022   n  ( E )  a1  a2e  ( E  E0 ) a3  a4e  ( E  E0 ) a5 (2.2)  a6e  ( E  E0 ) a7 (2.3) Quá trình hiệu chuẩn hiệu suất thực chương trình ETNA (Efficiency Transfer for Nuclide Activity measurement) phịng thí nghiệm Henri Becquere phát triển Phần mềm ETNA cho phép hiệu chỉnh hiệu suất ghi cấu hình đo khác (hình học mẫu, mật độ mẫu, khoảng cách từ mẫu đến đầu dò) khác biết hàm hiệu suất ghi cấu hình đo nguồn điểm Sau xác định hàm hiệu suất để áp dụng dị Au tiến hành xác định hiệu suất xạ 411.8 keV 198Au phát là: Ɛ411.8 = 0.049998394 Trên hình 3.3 trình bày phổ gamma đo với nguồn 152Eu, hình 3.4 trình bày hàm hiệu suất ghi đầu dò đo với nguồn hàm hiệu suất ghi sau hiệu chỉnh dị Au Trên bảng 3.6 trình bày giá trị hiệu suất đầu dò xác định từ nguồn chuẩn hiệu chỉnh để áp dụng cho dị Au 77 Hình 3.3 Phổ gamma ng̀n 152Eu Log (Ɛ) Hiệu suất nguồn Hiệu suất hiệu y = -2.561178x4 + 28.089344x3 - 114.889678x2 + 206.548039x - 138.308045 R² = 0.993497 -0.5 -1 -1.5 -2 y = -1.574146x4 + 18.108258x3 - 77.706749x2 + 146.326222x - 102.770056 R² = 0.996138 -2.5 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 Log (E) Hình 3.4 Hiệu suất ghi đầu dị đo với ng̀n chuẩn sau hiệu chỉnh 78 Bảng 3.6 Các giá trị hiệu suất ghi đầu dò nguồn điểm hiệu chỉnh dò Au Năng lượng (keV) Hiệu suất nguồn điểm Hiệu suất hiệu chỉnh 59,9 121,8 276,4 302,9 383,9 661,7 964,13 1173,23 1332,5 1408,01 0,010121 0,121309 0,076614 0,073088 0,062648 0,029727 0,019594 0,015367 0,013499 0,014494 0,006158 0,08094 0,071362 0,068675 0,059885 0,028873 0,019112 0,015012 0,013195 0,014172 Hình 3.5 Phổ tại điểm A: Au(11) bọc Cd 79 Hình 3.6 Phổ tại điểm A: Au(23) không bọc Cd Từ phổ gamma sau xác định diện tích đỉnh phổ áp dụng cơng thức tính thơng lượng nơtron tổng nơtron nhanh thu kết thông lượng nơtron bảng 3.7 Phân bố thông lượng nơtron tổng cộng theo chiều dọc bàn điều trị (lấy Isoceter(vị trí cách bia máy gia tốc xạ trị 1m) làm tâm có tọa độ (0,0) hệ Decac) thể hình 3.7 Bảng 3.7 Kết tính thơng lượng nơtron theo chiều dọc bàn điều trị Vị trí Isocenter Đo T8 Điểm A 20cm Điểm B 30cm Điểm C 50cm Điểm D 80cm Điểm E 120cm Điểm F 160cm Lá dò Au(B)Cd Au(A) Au(11)Cd Au(23) Au(B)Cd Au(A) Au(92)Cd Au(16) Au(18)Cd Au(13) Au(2)Cd Au(2M) Au(14)Cd Au(M6) T.gian chiếu T.gian T gian (s) rã (s) đo (s) 699,6 82 3600 699,6 62,4 3001,85 699,6 104340 7200 699,6 96240 7200 699,6 83940 3600 699,6 76200 3001,85 699,6 68700 7200 699,6 61380 7200 699,6 43680 7200 699,6 36360 7200 699,6 21600 7200 699,6 28920 7200 699,6 13860 7200 699,6 6300 7200 80 diện tích đỉnh (cnt.) 828 1306 4436 40848 5609 20264 2149 10156 59414 76498 9955 43208 10251 17447 sai số (%) 8,19 5,08 2,77 0,59 1,94 0,87 3,9 1,37 0,45 0,39 1,38 0,55 1,44 1,06 thơng lượng (n/cm2/s) 3,97×103 1,19×105 1,49×104 1,46×106 3,45×104 2,32×106 6,77×103 3,33×105 9,60×104 2,33×106 1,55×104 1,87×106 1,65×104 7,35×105 sai số (%) 8,76 5,91 4,17 3,07 3,67 3,14 4,99 3,31 3,15 3,04 3,41 3,07 3,43 3,20 Hình 3.7 Phân bớ thơng lượng nơtron tổng cộng theo chiều dọc bàn điều trị III.4 Kết thử nghiệm hệ che chắn nơtron Để thử nghiệm che chắn liều nơtron không mong muốn tạo trình xạ trị cho bệnh nhân, chúng tơi thử nghiệm cấu hình che chắn meka hỗn hợp paraphin Boron với tỉ lệ Boron/Paraphin ¼ Vị trí đo điểm A cách Isocenter 20cm theo trục y Kết phân tích bảng 3.8, tỉ số suy giảm nơtron so với không che chắn cho bảng 3.9 biểu đồ 3.8 81 Bảng 3.8 Kết che chắn thử nghiệm nơtron với meka, hỗn hợp paraphin + Boron vị trí cách isocenter 20cm Cấu hình che Lá dị Thời gian chiếu Thời gian rã Thời gian đo diện tích đỉnh sai số sai số thơng lượng (%) (%) 0,5cm meka& 1cm P_B Au-18 699,6 65530 5000 3853 2,84 1,49×105 4,14 Au-16 699,6 22150 5000 2900 3,39 7,74×103 4,6 Au-23 699,6 32771 5000 3941 2,58 1,68×105 3,97 Au-14 699,6 45324 5000 2576 3,73 6,53×103 4,86 0,5cm meka& 1cm P_B boc Cd 1,5cm meka& 1,5cm P_B 1,5cm meka& 1,5cm P_B Bảng 3.9 Tỉ số suy giảm nơtron có che chắn so với khơng che chắn vị trí cách Isocenter 20cm Hệ số suy giảm Cấu hình che Khơng che chắn Loại nơtron Thông lượng I=Փ che chắn/ Փkoche chắn Nơtron tổng 1,46×106 - Nơtron nhiệt 1,49×104 - Nơtron tổng 1,49×105 0,102 Nơtron nhiệt 7,74×103 0,53 Nơtron tổng 1,68×105 0,115 Nơtron nhiệt 6,53×103 0,447 0,5cm meka& 1cm P_B 0,5cm meka& 1cm P_B boc Cd 1,5cm meka& 1.5cm P_B 1,5cm meka& 1,5cm P_B bọc Cd 82 Hình 3.8 So sánh suy giảm thông lượng nơtron có che chắn so với không che chắn tại vị trí cách Isocenter 20cm Các kết cho thấy suy giảm thông lượng nơtron nhiệt trở nên đáng kể so với thông lượng nơtron tổng theo chiều dày lớp vật liệu che chắn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên giới có nghiên cứu trường nơtron khu vực máy gia tốc xạ trị Do trường nơtron mang tính cụ thể với phòng xạ trị nên việc nghiên cứu cần triển khai Việt Nam Do nghiên cứu Việt Nam phịng máy gia tốc xạ trị (có phơng xạ điện từ cao) nên cần thiết đưa phương pháp nghiên cứu không đơn giản thủ tục đo nơtron Kết thu từ nghiên cứu cho thấy thơng lượng nơtron phịng máy gia tốc điều trị đáng kể cần tính đến q trình tính tốn liều điều trị liều an toàn với quan lành bệnh nhân 83 Kết thu số hệ che chắn cho thấy việc giảm liều nơtron cho bệnh nhân khả thi, nhiên hệ che chắn có kích thước lớn chưa phù hợp cho sử dụng thường quy Hướng nghiên cứu đề tài thiết kế hệ che chắn nơtron tốt để đảm bảo khả giảm liều nơtron đồng thời kích thước nhỏ gọn khơng làm ảnh hưởng đến liều điều trị bệnh nhân 84 Tài liệu tham khảo Hashemi, S.M., et al., Measurement of Photo-neutron Dose Produced by Wedge Filters of a High Energy Linac Using Polycarbonate Films Journal of Radiation Research, 2008 49(3): p 279-283 Gordon Gilmore; John D Hemingway (1995), Practical Gamma Ray Spectroscopy K H Beckurts, K Wirtz (Auth.) (1964), Neutron Physics Kim, H.S and J.K Lee, Assessment and Measurement of the Photo-neutron Field Produced in the Varian Medical Linear Accelerator Journal of Nuclear Science and Technology, 2007 44(1): p 95-101 Mohammadi, N., et al., Neutron spectrometry and determination of neutron contamination around the 15 MV Siemens Primus LINAC Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2015 304(3): p 1001-1008 Yücel, H., et al (2016) "Measurement of Photo-Neutron Dose from an 18MV Medical Linac Using a Foil Activation Method in View of Radiation Protection of Patients." Nuclear Engineering and Technology 48(2): 525532 85 ... văn tôi: ? ?Xác định thực nghiệm phân bố thông lượng nơtron máy gia tốc xạ trị Varian CX Bệnh viện Trung ương Quân đội 108? ?? thực hướng dẫn PGS.TS Phạm Đình Khang trung thực chưa công bố công trình... xạ Do ảnh hưởng liều nơtron khác máy gia tốc xạ trị trung tâm xạ trị cần có nghiên cứu riêng thơng lượng nơtron phịng máy gia tốc xạ trị Tại nước ta, máy gia tốc xạ trị bắt đầu đưa vào điều trị. .. BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ MẠNH ĐỨC XÁC ĐỊNH THỰC NGHIỆM PHÂN BỐ THÔNG LƯỢNG NEUTRON TRÊN MÁY GIA TỐC XẠ TRỊ VARIAN CX TẠI BỆNH VIỆN TW QUÂN ĐỘI 108 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HẠT