neutron tại vị trí cửa buồng bia. Mặt khác suất liều neutron tại cùng một khoảng cách tới cửa buồng bia giảm dần khi đưa detector lên cao. Điều này có thể giải thích do bức xạ neutron chỉ lọt được qua khe hở nhỏ giữa cửa buồng bia với mặt sàn và khe đường ray cửa buồng bia (hình 3.2).
Hình 3.2. Khe hở đường ray cửa buồng bia dẫn đến lọt bức xạ neutron.
Suất liều bức xạ gamma và neutron tại cửa buồng bia trong quá trình bắn chùm tia vào bia thường khác nhau trong mỗi ca sản xuất do yêu cầu về lượng 18F trong mỗi ca sản xuất khác nhau, điều kiện vận hành như cường độ, thời gian bắn tia, góc bắn tia… là khác nhau.
Hình 3.3. Sự thăng giáng suất liều bức xạ gamma và neutron tại cửa buồng bia trong quá trình bắn chùm tia vào bia theo các ngày sản xuất đồng vị.
3,45 3,12 3,48 3,09 3,55 3,2 1,3 1,43 1,5 1,27 1,37 1,36 0,89 0,79 1,3 1,03 1 1,2 0 1 2 3 4 18.06.2013 25.06.2013 02.07.2013 09.07.2013 16.07.2013 23.07.2013 Su ất liều ( m icro Sv /h ) Ngày khảo sát
suất liều neutron
(vị trí cách 0.5m, sát mặt đất)
suất liều neutron (vị trí cách 0.5m, cao 1m)
suất liều gamma (vị trí cách 0.5m, cao 1m)
41
Tại các vị trí khác như cửa phòng máy gia tốc, phòng điều khiển.. suất liều bức xạ gamma tương đương với phông bức xạ môi trường, đồng thời không phát hiện thấy sự có mặt của bức xạ neutron.
3.1.2. Đánh giá liều chiếu cho nhân viên trong quá trình sản xuất đồng vị phóng xạ 18F-FDG
Đề có cơ sở đánh giá mức độ an toàn trong quá trình sản xuất 18F-FDG, chúng ta sẽ tính tổng liều hấp thụ tối đa một nhân viên có thể nhận được.
Theo lý thuyết, liều hấp thụ trung bình được tính như sau: [10]
D = S x t (3.1)
Trong đó:
D[µSv] là liều hấp thụ trung bình nhân viên nhận được trong khoảng thời gian t; S[µSv/h] là suất liều bức xạ;
t[h] là thời gian tiếp xúc với bức xạ.
Liều hấp thụ trung bình tại vị trí cửa buồng bia:
Quãng thời gian bắn chùm tia vào buồng bia tạo 18F trung bình khoảng 30 phút. Thông thường, trong khi bắn chùm tia và bia, nhân viên thường không làm việc tại khu vực này. Tuy nhiên, giả sử nhân viên vẫn phải di chuyển qua khu vực này trong quá trình làm việc trong khoảng thời gian 6 phút, suất liều gamma và neutron trung bình tại khu vực này lần lượt là 1,07 ± 0,20 µSv/h và 3,32 ± 0,20 µSv/h, liều hấp thụ trung bình nhận được tại đây như sau:
Dbuongbia = Sgammaxt + Sneutronxt = 0,439± 0,04 µSv (3.2)
Liều hấp thụ trung bình tại phòng hotcell tổng hợp 18F-FDG:
Thời gian chuyển 18F từ buồng bia đến phòng hotcell trung bình khoảng 2 phút. Trong quá trình này, nhân viên làm việc tại phòng hotcell để chuẩn bị container chứa
42
18F-FDG và lập trình hệ chia liều. Suất liều gamma trung bình trong thời gian này tại phòng hotcell là 0,43 ± 0,13µSv/h, liều hấp thụ trung bình nhận được tại đây như sau:
Dhotcell = Shocellxt = 0,43 x 0,033 = 0,014 ± 0,004 µSv (3.3)
Liều hấp thụ trung bình trong quá trình vận chuyển container chứa liều đơn 18F-FDG:
Liều đơn 18F-FDG có hoạt độ phóng xạ trong khoảng 13- 33 mCi được dùng cho việc kiểm nghiệm dược chất phóng xạ trước khi cho phép sử dụng trong y học. Việc vận chuyển liều đơn bao gồm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1 tính từ lúc bắt đầu lấy container chứa 18F-FDG ra khỏi hotcell đưa đến xe chuyên dụng và lấy từ xe chuyên dụng đến vị trí lấy mẫu 18F-FDG kiểm nghiệm tại phòng Lab phân tích phổ gamma. Nhân viên dùng tay xách trực tiếp container với khoảng cách 20cm trong khoảng thời gian 2 phút, suất liều gamma trung bình trong trường hợp này là 6,85 ± 0,67µSv/h;
- Giai đoạn 2 là giai đoạn vận chuyển container bằng xe chuyên. Khoảng cách từ nhân viên đến xe chuyên dụng là 50cm trong khoảng thời gian 5 phút, suất liều gamma trung bình trong trường hợp này là 0,26 ± 0,05 µSv/h.
Liều hấp thụ trung bình nhận được: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dvanchuyenlieudon = Sgiaidoan1 x t1 + Sgiaidoan2 x t2 = 0,25 ± 0,026 µSv (3.4)
Liều hấp thụ trung bình trong quá trình lấy mẫu 18F-FDG kiểm nghiệm dược chất phóng xạ:
Quá trình lấy mẫu 18F-FDG thường kéo dài khoảng 2, suất liều gamma trung bình trong trường hợp này là 33,33 ± 2,34 µSv/h. Liều hấp thụ trung bình nhận được:
43
Liều hấp thụ trung bình trong quá trình vận chuyển container chứa liều tổng 18F-FDG:
Liều tổng 18F-FDG là liều được tổng hợp cho nhu cầu điều trị tại các bệnh viện, tùy thuộc vào số lượng bệnh nhân, liều tổng thường có tổng hoạt độ từ 20 mCi đến 200 mCi. Thời gian vận chuyển được tính kể từ khi nhân viên lấy container từ hotcell cho đến lúc đưa container vào xe chuyên dụng, thường thời gian này khoảng 1 phút, suất liều gamma trung bình trong trường hợp này là 168,50 ± 5,99 µSv/h. Liều hấp thụ trung bình nhận được:
Dvanchuyenlieutong = Svanchuyenlieutongx t = 2,87 ± 0,101 µSv (3.6) Như vậy, nếu một nhân viên bức xạ làm việc trong quá trình sản xuất 18F-FDG, vừa thực hiện lấy mẫu 18F-FDG, vừa vận chuyển các container và di chuyển qua khu vực cửa buồng bia trong quá trình bắn tia. Liều hấp thụ tối đa nhân viên này có thể nhận được như sau:
Dtong = Dbuongbia + Dhotcell + Dvanchuyenlieudon + Dlaymau + Dvanchuyenlieutong
= 4,67 ± 0,248 µSv (3.7)
Trong một tháng, có 08 ca sản xuất đồng vị phóng xạ, nếu nhân viên bức xạ làm việc trong cả 08 ca thì liều hấp thụ tối đa nhận được trong 1 tháng là 37,38 ± 1,98 µSv. Giới hạn liều hiệu dụng tính theo tháng đối với nhân viên bức xạ theo Thông tư số 19/2012/TT-BKHCN là 1,67 mSv. Như vậy với điều kiện làm việc bình thường trong quá trình sản xuất 18F-FDG, nhân viên bức xạ nhận liều hấp thụ nhỏ hơn rất nhiều liều giới hạn cho phép.
Ngoài ra, đối với quá trình vận chuyển 18F-FDG đến các bệnh viện phục vụ chẩn đoán và điều trị bệnh, suất liều vận chuyển container chứa dược chất phóng xạ tại Bảng 3.1 cho thấy cách bề mặt xe chuyển dụng vận chuyển 50cm trung bình 3,45 µSv/h, thấp hơn so với quy định tại Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN.
44
3.2. ĐỘ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT TẠI PHÒNG HOTCELL TỔNG HỢP, CHIA LIỀU 18F-FDG
Như đã trình bày tại Chương 2, việc khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được thực hiện chủ yếu trong khu vực phòng hotcell tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ
18F-FDG. 18F là đồng vị phát tia positron năng lượng 0.6335 MeV với suất ra 97%. Ngoài đồng vị chính 18F còn nhiều các đồng vị khác sinh ra trong quá trình bắn bia, đối tượng khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt không chỉ có positron và gamma mà có thể có cả beta- và alpha. Tuy nhiên trong quá trình khảo sát, chưa khi nào phát hiện được nhiễm bẩn phóng xạ alpha, do đó loại bức xạ gây nhiễm bẩn bề mặt được đánh giá trong Luận văn là bức xạ positron, beta- và gamma. Kết quả đánh giá độ nhiễm bẩn phóng xạ được thể hiện tại bảng 3.3.
Bảng 3.3. Trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia liều 18F-FDG.
Ngoài khu vực phòng hotcell tổng hợp, chia liều được chất phóng xạ, phòng Lab phân tích phổ gamma và phòng Lab sắc ký cũng là hai khu vực tiềm ẩn nguy cơ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, tuy nhiên khu vực này nếu xảy ra nhiễm bẩn bề mặt thì thường xuất phát từ quá trình lấy mẫu, kiểm nghiệm dược chất không cẩn thận, để vây mẫu dược chất phóng xạ ra ngoài (do lỗi của nhân viên). Việc đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại đây sẽ không phản ảnh được khả năng nhiễm bẩn phóng xạ có nguyên nhân
Vị trí Trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (Bq/cm2)
Trước khi sản xuất
18F-FDG
Sau khi sản xuất
18F-FDG 10 phút
Sau khi sản xuất
18F-FDG 480 phút Cửa phòng hocell (A) 0,65 ± 0,05 0,66 ± 0,04 0,68 ± 0,05 Cách chân hệ hotcell 1,0m) (B) 0,71 ± 0,03 0,74 ± 0,03 0,70 ± 0,03 Cách chân hệ hotcell 0,3m (C) 0,81 ± 0,05 0,90 ± 0,05 0,84 ± 0,05 Mép chân hệ hotcell (D) 0,89 ± 0,03 1,54 ± 0,03 0,89 ± 0,03
45
từ hệ thống máy gia tốc. Do đó phạm vi của Luận văn không thực hiện đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại hai phòng này.
Hình 3.4. Sự thay đổi độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia liều 18F-FDG.
Đánh giá và Bàn luận:
Qua kết quả Bảng 3.3 và đồ thị hình 3.4 cho thấy phòng hotcell tổng hơp, chia liều 18F-FDG có nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, đặc biệt là khu vực mép chân hệ hotcell. Điều này có thể giải thích theo 3 nguyên nhân sau:
46 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nguyên nhân thứ nhất: 18F-FDG là chất dễ bay hơi, trong quá trình tổng hợp trong hệ hotcell, 18F-FDG lẫn trong các son bụi, không khí, khi cửa phòng hotcell được mở ra để lấy container hoặc quá trình bảo trì bảo dưỡng cũng có thể làm son bụi có lẫn lượng nhỏ 18F-FDG lắng xuống sàn nhà và gây ra nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt;
- Nguyên nhân thứ hai: dầu dò nhiễm bẩn beta ghi nhận các bức xạ gamma nhiễu từ lượng 18F-FDG còn lại trong hệ hotcell;
- Nguyên nhân thứ ba: Độ nhiễm bẩn ở mép chân hệ hotcell cao hơn các vị trí khác và xuất hiện sau quá trình tổng hợp xong 18F-FDG có thể do lượng 18F- FDG bị rò rỉ từ bên trong hệ hotcell xuống châm mép trong quá trình tổng hợp chia liều.
Giá trị nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell nhỏ hơn giới hạn nhiễm bẩn cho phép 4 Bq/cm2.
Quá trình khảo sát không phát hiện thấy nhiễm bẩn anpha bề mặt.
3.3. XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ CỦA MỘT SỐ ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ CÓ TRONG MÀNG MỎNG CỦA CỬA SỔ BUỒNG BIA
Trong sản xuất thường quy 18F-FDG, chùm tia proton sử dụng được gia tốc trên máy gia tốc Cyclotron tới năng lượng 18 MeV bắn vào bia nước làm giàu 18O, cường độ chùm tia dao động xung quanh 35 μA và thời gian chiếu tùy thuộc vào lượng dược chất phóng xạ được yêu cầu, tuy nhiên với nhu cầu hiện tại thì thời gian chiếu thường từ 15-30 phút. Bia có cấu tạo dạng hình trụ với đường kính 13 mm và chiều sâu 20 mm. Phía trước có hai lá kim loại, một lá Havar có độ dày 50 μm để giữ vật liệu bia trong buồng bia và một là Ti có độ dày 25 μm để ngăn cách chân không giữa đường truyền chùm tia và vùng làm mát bằng Heli. Cấu tạo của bia lỏng cho sản xuất 18F-FDG được thể hiện ở hình 3.5. [15]
47
Hình 3.5. Cấu tạo của bia lỏng đặt ngoài dùng sản xuất 18F-FDG.
Havar là một lá hợp kim của coban và các kim loại không có tính từ, có khả năng hoạt động ở cường độ cao, cùng với khả năng chống ăn mòn rất tốt. Thành phần của lá Havar bao gồm coban (42%), crôm (19,5 %), niken (12,7 %), vonfram (2,7%), molypden (2,2%), mangan (1,6 %), cacbon (0,2 %) và sắt. Hầu hết những kim loại này là nguồn để tạo ra các đồng vị phóng xạ. Các đồng vị phóng xạ được tạo ra bởi sự tương tác chùm tia proton và nơtron thứ cấp với lá Havar. Trong quá trình trên, một số đồng vị phóng xạ bị loại bỏ vào nước giàu 18O thông qua quá trình phân hủy. Còn một số khác sau đó được chuyển cùng 18F tới bộ tổng hợp. Bảng 3.4 cho thấy các đồng vị phóng xạ có thể được tạo ra thông qua sự tương tác của chùm proton và nơtron thứ cấp với lá Havar. [19] [20] [21]
Bảng 3.4. Phản ứng hạt nhân có thể xảy ra khi chùm proton và neutron thứ cấp tương tác với lá Havar.
Đồng vị được tạo ra Phản ứng hạt nhân trên lá Havar
51Cr
54Fe(n,α)51Cr
50Cr(n,γ)51Cr
52Cr(n,2n)51Cr
48 54Mn 54Cr(p,n)54Mn 54Fe(n,p)54Mn 55Mn(n,2n)54Mn 56Co 56Fe(p,n)56Co 57Co 57Fe(p,n)57Co 58Ni(n,pn)57Co 58Ni(p,2p)57Co 60Ni(p,α)57Co 58Co 58Fe(p,n)58Co 58Ni(n,p)58Co 59Co(p,pn)58Co 59Co(n,2n)58Co 57Ni 58Ni(p,d)57Ni 95Tc/95mTc 95Mo(p,n)95mTc 96Mo(p,2n)95mTc 96Tc 96Mo(p,n)96Tc 97Mo(p,2n)96Tc 182Re 182W(p,n)182Re 183Re 184W(p,3nγ)183Re 183W(p,n)183Re 184Re 183W(p,n)184Re 186Re 184W(p,n)186Re
Sau một thời gian sử dụng, lá Havar bị chiếu xạ, lão hóa và sẽ được thay thế bởi các lá khác. Lá Havar bị chiếu xạ được xem như là các vật liệu phóng xạ và được lưu giữ đủ thời gian để hoạt độ của chúng đạt đến mức miễn trừ, có thể thải ra môi trường. Để xác định được các đồng vị và hoạt độ của chúng trên lá Havar, chúng ta sử dụng phương pháp đã được giới thiệu trong Chương 2.
49
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn năng lượng
Đường chuẩn năng lượng là đồ thị mô tả sự phụ thuộc của vị trí cực đại đỉnh hấp thụ toàn phần vào năng lượng của vạch bức xạ gamma tương ứng. Để xây dựng đường chuẩn năng lượng bằng thực nghiệm cần phải xác định vị trí đỉnh hấp thụ toàn phần của vạch gamma đã biết trước năng lượng. Sử dụng nguồn gamma chuẩn với các thông số như sau:
Nguồn gamma chuẩn:
Số hiệu (Source no): UB 343;
Kích thước bề mặt hoạt động (Dimensions of active surface) : 10 mm Kích thước tổng thể (Overall dimensions): 54mm x 3 mm
Ngày sản xuất: 1/1/2012
Bảng 3.5. Thông tin nguồn gamma chuẩn.
Đồng vị Năng lượng tia
[MeV]
Hoạt độ [Bq]
Tốc độ phát [s-1] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Americium-241 0.060 3.40E03 1.22E03
Cadmium-109 0.088 1.69E04 6.12E02
Cobalt-57 0.122 6.06E02 5.18E02
Cerium-139 0.166 7.94E02 6.34E02
Mercury-203 0.279 1.39E03 1.13E03
Tin-113 0.392 2.60E03 1.69E03
Strontium-85 0.514 3.13E03 3.08E03 Caesium-137 0.662 2.90E03 2.46E03
Yttium-88 0.898 5.48E03 5.15E03
Cobalt-60 1.173 3.48E03 3.47E03
Cobalt-60 1.333 3.48E03 3.48E03
Yttium-88 1.836 5.48E03 5.44E03
Tiến hành đo mẫu chuẩn trên hệ phổ kế gamma ta sẽ xác định được các đỉnh năng lượng dùng để chuẩn năng lượng được nêu trong Bảng 3.6.
50
Bảng 3.6. Các đỉnh gamma được chọn để chuẩn năng lượng và vị trí cực đại (kênh) tương ứng.
Nguồn Năng lượng [keV] Kênh
57Co 122 366
137Cs 662 1984
60Co 1173 3520
60Co 1332 3998
Chương trình Genie 2000 sẽ thực hiện việc xác định đường chuẩn năng lượng. Với mỗi đỉnh năng lượng được chọn, nhập số liệu năng lượng bức xạ gamma, chương trình xử lí phổ, xác định vị trí cực đại, từ tập hợp các số liệu về năng lượng và vị trí cực đại thu được sau khi phân tích phổ gamma của các nguồn chuẩn. Cuối cùng, ta thu được đường chuẩn năng lượng (Hình 3.6) của hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò bán dẫn HPGe.
Hình 3.6. Đường chuẩn năng lượng.
3.3.2. Xây dựng đường cong hiệu suất ghi
Đường cong hiệu suất ghi là đường mô tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi vào năng lượng bức xạ gamma. Có thể xác định hiệu suất ghi của detector bằng tính toán lý thuyết
51
hoặc đo đạc thực nghiệm. Với detector thông dụng do hãng Canberra sản xuất có thể sử dụng hàm khớp sau:
ln[ηh(E)] = a0 + a1.ln(E) + a2.[ln(E)]2 + a3.[ln(E)]3 + a4.[ln(E)]4…. (2.2) Trong đó: ηh(E) là hiệu suất ghi của detector ứng với đỉnh năng lượng E;
E là năng lượng tia gamma; ai là các hệ số làm khớp.
Dựa trên phổ năng lượng thu được sau khi phân tích mẫu chuẩn ở trên, ta tiến hành xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma ứng với các đỉnh năng lượng và thu được kết quả được nêu ra trong Bảng 3.7.
Bảng 3.7. Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của các đỉnh năng lượng được chọn để xây dựng đường cong hiệu suất ghi.
Đồng vị Năng lượng [keV] Diện tích đỉnh Sai số (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
241Am 60 2.06E04 166
57Co 122 1.32E03 73
137Cs 662 9.06E03 101
60Co 1173 6.31E03 84
60Co 1332 5.47E03 75
Thời gian đo tđo = 2600s ta xác định được hiệu suất ghi của hệ đo với từng đỉnh năng lượng tương ứng như sau: