■ Trường 10x10cm • Trường 20x20cm • Trường 30x30cm
10 1ÔỘ s â u (c r tặ o 25 30 35
Hình 2.6a. Đường cong biếu diễn phân bố liều hấp thụ tương đối theo chiều sâu của chùm photon 6 M V
-Trường 10x 10cm ■ Trương 20x20cm Trường 30x30cm
Độ sâu (cm)
Inh 2.6b. Đường cong biếu diễn phán bố liều hấp thụ tương đối theo chiểu sáu cùa chùm ho ton 15 M V
E=1 2 M e V , f i e l d s i z e s : 5 x 5 ; 1 0 x 1 0 ; 1 5 x 1 5
D e p t h ( c m )
Hình 2.6c. Đường cong phân bố liều hấp thụ theo chiều sâu trong phantom nước với chùm electron năng lượng 12 MeV trường chiếu 5x5cm2, lOxlOcm2 và 15xl5cm2
Đường cong phân bố liều tương đối theo chiều sâu của chùm electron năng ợng 6 MeV; 9 MeV; 12 MeV và 15 MeV được đưa ra trong [24, 25,26,27] và các số u từ Phụ lục 7 và phụ lục 8. Từ các đường cona phân bố liều tương đối theo chiều
J trong phantom nước xác định được chiều sâu liều cực đại của các chùm photon ng lượng 6 MV; 15 M V và chùm electron năng lượng 6 MeV; 9 MeV; 12 MeV và
Bảng 2.1. Vị trí liều hấp thụ cực đại trong phantom nước ứng với chùm bức xạ 'hát ra từ máy gia tốc xạ trị tại Bệnh viện K
,oại bức xạ Electron Electron Electron Electron Photon Photon
Jăng lượng 6MeV 9 MeV 12 MeV 15MeV 6MV 15MV
Dmax(crn) 2,0 2,1 2,6 2,5 1,6 2,9
13.2. Phân bố liều trong phantom nước theo khoảng cách tới trục cùa chùm bức
Đã tiến hành đo phân bố liều tương đối trong phantom nước theo khoảng cách ýi trục của chùm bức xạ. Tại độ sâu xác định tiến hành xác định phân bố liều tương ối nằm trên mặt phang vuông góc với trục của chùm bức xạ với trường chiếu 1 0 x 10 m2. Kết quả chi tiết của thực nghiệm được chỉ ra trong các tài liệu [24, 26,27], Trên [ình 2.7a và Hình 2.7b [21] đưa ra đồ thị phân bố liều theo khoảng cách tới trục của lùm tia trên các mặt phang nằm trong phantom nước vuông góc với trục của chùm a ở các độ sâu khác nhau đối với chùm photon năng lượng 6MV và chùm electron ỉng lượng 15MeV tương ứng.
Hình 2. la .Phăn bổ liều tương đổi theo khoảng Hình 2. 7b. Phân bổ liều tương đối
ới trục của chùm tia đổi với chùm bức xạ khoảng cách tới trục của đối với chùm >hoton 6MV trường chiếu lOxlOcm2 electron 15 MeV, trường chiếu
Với trường chiếu 10x10cm2 ở chiều sâu cực đại và độ sâu ứng với liêu hâp hụ có giá trị cỡ 80% liều hấp thụ cực liều tương đối đồng đều. Sau đó khi ra xa trục iều giảm rất nhanh. Tại vị trí cách trục 5cm liều hấp thụ giảm đi 50%.
Đối với chùm electron trong vùng kích thước bằng 80% trường chiếu khi ở chiều sâu liều cực đại ứng với vị trí điều trị, liều phân bố đồng đều. Khi tới biên liều hấp thụ còn lại 50% liều cực đại. Tiếp tục ra xa trục chùm tia, liều giảm nhanh về phông. Ngược lại ở độ sâu lớn hơn vị trí điều trị khi ra xa biên liều hấp thụ giảm chậm. Khi điều trị chọn năng lượng sao cho tại vị trí điều trị liều hấp thụ đạt ít nhất 85% liều hấp thụ cực đại. Khi đó tại khối u liều hấp thụ đồng đều, ra xa khỏi khối u liều giảm nhanh, tia xa ảnh hưởng nhỏ tới tế bào lành xung quanh.
1.4. Xác định các thông số đặc trưng của chùm bức xạ
Hệ số đồng đều và hệ sổ đối xứng là hai thông số đặc trưng của cho chất lượng của :hùm tia. Ngoài ra đối với chùm electron các thông số trên phổ năng lượng của nó ìhư năng lượng có xác suất cực đại, năng lượng trung bình là hai thông số quan trọng tược sử dụng khi tính toán liều.
1.4.1 .Đánh giá các h ệ sổ p h ẩ m chất của ch ù m tia
Theo qui định của của IAEA hệ số đồng đều và độ đổi xứng của chùm tia là 2 thông 0 quan trọng khi tiến hành đánh giá phẩm chất của chùm bức xạ dùng trong xạ trị. 'ác hệ số đồng đều và độ đối xứng được xác định dựa vào phân bổ liều trong ihantom nước do chùm bức xạ gây ra ở độ sâu liều cực đại. Hệ sổ đồng đều F được .ác định theo công thức [9,10]:
đây F là hệ số đối xứng, D max, Dmim là giá trị liều hấp thụ cực đại và cực tiểu trong ùng 80% kích thước trường chiếu (Hình 2.8a).
>ộ đối xứng s của chùm tia [9,10] được xác định theo công thức sau:
F = 1 0 0 % max min (2.1)
- area rlghl
rig h l
(a) (b)
Hình 2.8: Phân bo liều tương đổi theo khoảng cách tới trục của chùm tia.
đây areaief và arearjght là diện tích bên trái và bên phải trục của chùm tia được tính từ ục đến điểm tại đó liều giảm đi một nữa (Hình 2.8b).
Từ các số liệu phân bổ liều tương đối đã tiến hành xác định các hệ số đồng đều ì độ đối xứng của các chùm bức xạ photon vứi 2 mức năng lượng 6 MV và 15 MV ì chùm electron với năng lượng 6 MeV; 9 MeV; 12 MeV và 15 MeV. Ket quả thực ỊỊhiệm xác định hệ số đồng đều F và hệ số đối xứng s được đưa ra trong các Bảng 2 đến Bảng 2.7:
r S '
ảng 2.2. Hệ sô đông đêu và đôi xứng của chùm photon năng lượng 6 MV
Depth (cm) 1.6 5 10 15 20 25
Din ax 1.02 1.01 1.00 1.00 1.00 1.00
Dmin 0.99 0.99 0.97 0.96 0.95 0.94
F 1.27% 1.02% 1.66% 2 . 11% 2.82% 2.89%
ảng 2.3. Hệ số đồng đều và đối xứng của chùm photon năng lượng 15 MV Depth (cm) 2.9 5 10 15 20 25 Dmax 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Dmin 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.95 F 0.93% 1.04% 1.60% 2.13% 2.42% 2.41% s 0.05% 0.04% 0 .01% 0.04% 0.09% 0 .02%
ảng 2.4. Hệ số đồng đều và đối xứng của chùm electron năng lượng 6 MeV
Depth (cm) 1.4 1.88 2.21 2.47 2.72 3.06
Dmax 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.01
Dmin 0.97 0.96 0.96 0.95 0.95 0.96
F 1.80% 2.24% 2.43% 2.69% 2.35% 2.55%
s 0 .02% 0.06% 0.19% 0.34% 0.49% 0.79%
ảng 2.5. Hệ số đồng đều và đối xứng của chùm electron năng lưọng 9 MeV
epth (cm) 2,0 2,81 3.3 3.66 4 4.46
max 1.00 1.00 1.01 1.01 1.01 1.01
min 0.98 0.95 0.94 0.93 0.93 0.93
1.40% 2.7% 3.60% 4.00% 4.05% 4.01%
0 .02% 0.03% 0 . 10% 0.33% 0.39% 1.02%
ảng 2.6. Hệ số đồng đều và đối xứng của chùm electron năng lượng 12 MeV
epth (cm) 2.6 3.74 4.38 4.86 5.28 5.86
max 1.01 1.01 1.01 1.00 1.01 1.01
nin 0.99 0.94 0.92 0.91 0.92 0.92
1.04% 3.31% 4.30% 4.70% 4.62% 4.55%
ảng 2.7. Hệ số đồng đều và đối xứng của chùm electron năng lưựng 15 MeV •epth (cm) 2.5 4.57 5.52 6.15 6.72 7.5 •max 1.01 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 'min 1.00 0.92 0.89 0.88 0.87 0.87 % 0.55% 4.06% 6.03% 6 .68% 6.87% 7.13% 0.17% 0 .21% 0. 11% -0.09% 0 . 10% 0.08%
1). Theo kết quả thực nghiệm từ Bảng 2.2 và Bảng 2.3 hệ sổ bằng phẳng là 1,66% và 60% đổi với chùm photon năng lượng 6M V và 15 MV tương ứng, còn độ bất đối íng có gí trị cỡ 0,32% đối với 2 chùm bức xạ trên.
!). Đối với chùm electron trong cột 2 trong các Bảng 2.4 đén 2.7 tương ứng với liều sâu cực đại độ đồng đều lớn nhất là 1,8 % đối với chùm electron 6 MeVcòn độ )i xứng lớn nhất là 0,17% đổi với chùm electron 15 MeV.
4.2. X ác định các đặc trung năng lượng trong p h ổ năng lượng của chùm electron
' mảy gia tốc xạ
Do tương tác của chùm electron được gia tốc với vật liệu ở đầu ra của máy gia c cũng như tương tác của chùm electron với không khí từ đầu ra máy gia tốc đến bề ặt da của bệnh nhân nên chùm electron khi đến bề mặt da không phải là chùm đơn ng mà phổ của nó đã bị lệch về phía năng lượng thấp. Năng lượng trung bình và ng lượng có xác suất lớn nhất là 2 thông số quan trọng nhất trên phổ năng lượng a chùm electron dùng trong xạ trị. Các đặc trưng năng lượng trên được xác định •a vào các thông số quãng đường trên đường phân bổ liều theo chiều sâu. [7].
Chùm electron năng lượng có xác suất lớn nhất Ep,a được xác định theo công thức
|:
E p, , = C t + C 2R f + C 3R 2p (2.3)
lây Q = 0.22 MeV, c 2 = 1.98 M eV .cm '1. c 3 = 0.0025 MeV cm '2. còn Rp chính là iều sâu tại đó liều hấp thụ do electron gây ra bằng không, coi như là quãne chạy của ctron.
Công thức (2.3) đủng với chùm chiếu có kích thước trường chiếu lớn từ ) x l 0cm2 trở lên.
Năng lượng trung bình Ẽữ của chùm electron tại bề mặt của phantom được íc định dựa vào chiều sâu R 50 tại đó liều hấp thụ bằng 50% liều hấp thụ cực đại. rong [7] đưa ra công thức bán thực nghiệm xác định năng lượng trung bình của lùm electron theo R50 theo công thức sau:
Eữ — C4R50 (2.4)
đây C4 = 2.33 MeV.cm*1.
Công thức (2.3) đúng với trường chiếu rộng và phù họp với chùm electron ) năng lượng từ 5 MeV đến 35 MeV, khoảng cách từ bia đến phantom 100cm.
Đồ thị trên Hình 2.9 đưa ra cách xác thông số Rp và R50 dựa vào đường cong lân bố liều tương đối theo chiều sâu. Thực nghiệm đã tiến hành xác định các thông I chiều sâu đặc trưng của các chùm electron. Ket quả được ra trong Bảng 2.8. s ổ liệu rợc lấy trung bình từ các chùm có trường chiếu khác nhau. Trong Bảng số 2.8 cũng ra ra số liệu kiểm tra chất lượng của máy gia tốc electron Primus-Siemens cũng lủng loại với máy gia tốc tại Bệnh viện K.
Depth in water
Hình 2.9. Đường cong phân bố liều tương đối theo chiều sâu trong phantom nước: Dm là liều cực đại;Rioo là chiều sâu ứng với liều
cực đại, R-85 là chiều sâu ứng với liều bằng 80% liều cực đại; R50 là chiều sâu ứng với liều bàng 50% liều cực đại; Rp là quãng chạy thực của electron [7].
Kết quả [8] là giá trị trung bình được lấy trung bình trong các kỳ kiểm tra ất lượng trong các năm 2005 và 2006. Trong phạm vi sai số nhỏ hơn 2%, kết quả h toán và thực nghiệm phù hợp nhau.
Từ số liệu trong B ảng 2 .8 theo cô n g thức (2 .3 ) và (2 .4 ) đã tiến hành xác định các năng lượng c ó xác ỉt lớn nhất và năng lư ợ n g trung bình cùa các chùm electron đang được dùng trong xạ trị tại Bệnh viện K. ng 2.9 đưa ra giá trị cùa các năng lượng đặc trưng của chùm electron đang sử dụng ở Bệnh viện K.
Bảng 2.8. Các thông số chiều sâu đặc trung của chùm electron từ máy gia tốc
[ trị tạ i Bệnh viện Kí • • •
Các thông sô chiêu sâu đặc trưng của elctron
Đê tài Từ tài liệu [8]
Chùm electron năng lượng 6 MeV
dmax(cm) 1,37 ± 0 ,1 8 1,3
R50(cm) 2,42 ± 0,12 2,38
Rp(cm) 2,95. ±0,21 2,93
Cliùm electron năng lượng 9 MeV
dmax(cm) 2,05 ± 0,15 2,0
R50(cm) 3,64 ± 0 ,1 2 3,59
Rp(cm) 4,45 ± 0 ,1 5 4,38
Chùm electron năng lượng 12MeV
drnax(cm) 2,41 ± 0 ,2 6 2,6
R5ũ(cm) 4,85 ± 0 ,1 5 4,86
Rp(cm) 5,82 ± 0 ,1 8 5,87
Chùm electron năng lượng 15 M eV
dmax(cm) 2,53 ± 0,25 2,6
R50(cm) 5 , 9 5 ± 0 , 2 4 6,13
Trong phạm vi sai sổ nhỏ hơn 1,5% ( đối với chùm electron 12 MeV) năng ợng có xác suất lớn nhất, trùng với năng lượng mặc định của các chùm electron ơng ứng. Theo qui định của IAEA [7,8,9] độ chính xác khi xác định năng lượng lông nhỏ hơn 2 %.
íng 2.9. Các năng lượng đặc trưng của chùm electron phát ra từ máy gia tốc ‘imus-Siemens dùng trong xạ trị tại Bệnh viện K
ỉăng lượng đặc -ưng
6 MeV 9 MeV 12MeV 15 MeV
Ep,0 (MeV) 5,64 ± 0,08 8,48 ± 0,02 11,3 ± 0,12 13,97 ± 0,20 Ẽ0 (MeV) 6,09 ± 0 ,1 2 9,07 ± 0,05 11,82 ± 0,15 14,99 ± 0,15 s * »
>. Xác định liêu hâp thụ băng vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Cu,P
Đe sử dụng vật liệu nhiệt huỳnh quang trong đo liều bức xạ trong y tế phải on những vật liệu tương đương mô có độ nhạy phụ thuộc nhiệt huỳnh quang cao ư C a S 0 4 và CaF. LiF:Mg,Cu,P. Tuy nhièn đề tài đã chế tạo 3 detector nhiệt huỳnh ang bằng 3 vật liệu trên. Tiến hành chiếu 3 detector trên bằng các chùm photon và ctron năng lượng 6 M V và 15 MeVchùm với các liều chiếu lOmGy sau đó tiến ih đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang trên hệ đo trên hệ đo RGD-3A của Viện Khảo cổ 3. Kết quả cho thấy chỉ có tín hiệu nhiệt huỳnh quang của detector được làm bằng
liệu LiF:Mg,Cu,P phát ra. Đề tài đã chọn vật liệu LiF:Mg,Cu,P làm detector đo
J bức xạ. Theo [13,14] đối với các chùm bức xạ photon và electron năng lượng từ MeV trờ xuống, vùng tuyến tính của LiF:Mg,Cu,Pcó thể lên đển 10-15Gy.
+ Vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Cu,P được chế tạo thành các deteector ệt huỳnh quang để đo lieu gamma và anpha. Trên Hình 2.10 là dạng 4 detector ệt huỳnh quang được chiếu bằng nguồn phóng xạ Am-241 tại Phòng thí nghiệm và : định niên đại - Viện khảo cổ học Việt Nam với các khoảng thời gian định trước i giờ 10 giờ, 15 giờ và 25 giờ.
Hình 2.10. Đĩa chứa túi màng mỏng đựng bột LiF:Mg,Cu,P
Các mẫu bột nhiệt huỳnh quang sau khi chiếu xạ sẽ được để phơi 1 ngày nhằm i bỏ các nguồn phóng xạ thứ sinh và các mức năng lượng nông trong mẫu. Sau đó, được đo trên hệ đo RGD-3A với tốc độ gia nhiệt là 6°/s. Phổ nhiệt huỳnh quang I các mẫu bột LiF:Mg,Cu,P với các mức liều chuẩn tương ứng được chỉ trên Hình
1.
Nhiệt độ
--- M1 --- M2 --- M3 --- M4
ih 2.11. Phổ nhiệt huỳnh quang của các mẫu bột LiF:Mg,Cu.P với các mức liều chuẩn đo được với tốc độ gia nhiệt 6°c/s trên hệ đo RGD-3A
Trong hình trên các đường phổ M l, M2, M3 và M4 của đềtectơ nhiệt huỳnh .ng sẽ tương đương với các mức liều chiếu chuẩn là 5mGy, lOmGy, 15mGy và nGy. Trong đó, trục đứng là giá trị số đếm nhiệt huỳnh quang, trục ngang là các
trị nhiệt độ kích thích đềtectơ nhiệt huỳnh quang.
Trong vùng nhiệt độ quan tâm của loại vật liệu LiF:Mg,Cu,P (từ 130°c đến I°C) phổ nhiệt huỳnh quang đo trên các mẫu gốm chỉ có một đỉnh rõ nét trong .m vi nhiệt độ từ 160°c đến 220°c. Trong khi đó ở mẫu chuẩn còn thấy xuất hiện t đỉnh tương ứng với nhiệt độ thấp hơn nhưng lại không rõ ràng và có hình dạng »ng ổn định đối với tất cả các mẫu. Kết quả thực nghiệm này cho thấy, trong thí liệm này đã có sự thất thoát tín hiệu nhiệt huỳnh quang tương ứng ở vùng nhiệt độ 3 do đã phơi mẫu một thời gian dài. Từ đo, thấy rằng để có thể nhận được kết quả ih xác hơn khi tính toán suất liều bức xạ anpha hằng năm trong mẫu gốm chúng lựa chọn giải pháp tách đỉnh trong phổ mẫu chuẩn và xây dựng đường chuẩn liều
với đỉnh nhiệt độ cao.
So dem
ìh 3.10: Đường chuẩn liều theo tín hiệu nhiệt huỳnh quang xây dựng bằng phương pháp tách đỉnh phổ
Tương tự đã tiến hành tạo các detector nhiệt huỳnh quang từ vật liệu r:Mn,Cu,P đã được chiếu dưới chùm gamma phát ra từ máy xạ trị 60Co tại Bệnh n K. Kết quả thực nghiệm chỉ ra trong vùng liều nhỏ hơn 2 Gy số đếm nhiệt huỳnh mg trong vùng nhiệt độ từ 160° đến 240° số đếm nhiệt huỳnh quang Y(số đếm) và i hấp thụ X (mGy) liên hệ tuyến tính nhau:
Y = 82,886 x ± 6424,2
hư vậy có thể sử dụng vật liệu LiF:Mg,Cu,P để đo liều chiếu do cả bức xạ photon, : xạ anpha và electron gây ra. Đề tài đã tiến hành chọn vật liệu LiF:Mg,Cu,P làm ector đối tượng chiếu mẫu phục vụ cho việc chuẩn liều chùm bức xạ dùng trong xạ Với các mẫu LiF:Mg,Cu,P được chế tạo như Hình 2.9 đã tiến hành chiếu bằng im bức xạ photon năng lượng 6 MV và chùm electron năng lượng 15 MeV với liều ếu lOmGy và 20mGy sau đó đo tin hiệu nhiệt huỳnh quang trên hệ đo đo RGD-3A. t quả cho thấy tỷ số tín hiệu nhiệt huỳnh quang tỷ lệ với liều chiếu. Như vậy có thể