Các kết quả thu được từ việc tính toán che chắn bằng ba phương pháp với các số liệu thống kê từ chương trình khảo sát NEXT cho thấy phương pháp sử dụng CTDI và phương pháp sử dụng DLP cho giá trị air kerma thứ cấp chênh lệch nhau ít, từ đó dẫn tới bề dày vật liệu che chắn cho tường, trần và sàn phòng máy CT được xem như bằng nhau. Trong khi đó, phương pháp sử dụng sơ đồ đồng liều lại cho kết quả của bề dày che chắn lớn hơn nhiều so với hai phương pháp đầu (Bảng 3.2). Điều này có thể được giải thích là do việc sử dụng phân bố liều (đơn vị microGy/ 1 mAs) lớn nhất tại vị trí lưu trú phía ngoài lớp che chắn để tính toán bề dày vật liệu cho toàn bộ lớp che chắn đó nhằm đảm bảo mức độ an toàn tối đa
82
cho bộ phận dân chúng xung quanh. Khi đó, kết quả tính toán có thể cao hơn giá trị đo thực. Trong quá trình tính toán che chắn đã áp dụng tính chất liều bức xạ giảm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, do đó tại các vị trí gần nhất sẽ đòi hỏi bề dày che chắn lớn nhất (bức tường 4) và ngược lại, các vị trí xa nhất yêu cầu lượng che chắn là nhỏ nhất (bức tường 3). Và điều này cũng đúng đối với trần và sàn phòng máy. (Bảng 3.2)
Bảng 3.2 Bề dày vật liệu che chắn cần thiết đối với tường, trần và sàn phòng máy CT (sử dụng số liệu thống kê từ cuộc khảo sát NEXT) được tính toán bằng ba
phương pháp Vị trí che chắn
Các phương pháp
tường 1 Bức (mm
chì)
tường 2 Bức (mm
chì)
tường 3 Bức (mm
chì)
tường 4 Bức (mm
chì)
Trần phòng
máy (mm bê
tông)
Sàn phòng
máy (mm bê
tông) Phương pháp sử
dụng CTDI 1,6 1,4 1,3 1,8 160 150
Phương pháp sử
dụng DLP 1,6 1,4 1,3 1,8 160 150
Phương pháp sử dụng sơ đồ đồng
liều 2,1 1,9 1,8 2,2 180 170
Trong một tài liệu gần đây, A comparison of shielding calculation methods for mullti-slice computed tomography (CT) systems [10], người ta đã tiến hành kiểm tra độ chính xác của ba phương pháp tính toán che chắn bằng cách so sánh giá trị liều tán xạ thu được từ việc tính toán bằng ba phương pháp với nhau và với giá trị tương ứng đo được bằng các liều kế nhiệt phát quang (TLDs – Thermoluminescent detectors), một dạng liều lượng kế bức xạ. Các liều kế này
83
được đặt tại ba phòng máy CT tại các vị trí khác nhau (Hình 3.4). Các dữ liệu như DLP và mAs được ghi lại bởi bộ phận nhân viên bức xạ trong suốt khoảng thời gian đặt TLDs và được sử dụng để tính toán bức xạ tán xạ bằng cả ba phương pháp. Các kết quả sau đó được so sánh với bức xạ tán xạ đo được. Ba máy quét CT khác nhau được sử dụng trong cuộc khảo sát này là:
- Máy quét 1: Siemens Sensation 16, Siemens AG, Erlangen, Germany.
- Máy quét 2: GE LightSpeed 16, GE Healthcare, Chalfont St Giles, UK.
- Máy quét 3: Philips Mx8000 IDT, Philips Medical Systems, Best, The Netherlands.
Hình 3.4 Các vị trí của TLDs [10, tr.514]
Giá trị air kerma tán xạ đo được từ các liều kế nhiệt phát quang TLDs và tính toán được từ ba phương pháp được thể hiện trên tọa độ cực (Hình 3.5, 3.6 và 3.7) Trong đó, 900 tương ứng với hướng đầu, 00 ứng với hướng khoang máy và 2700 theo hướng chân:
Vị trí TLD
Khoang máy
Bàn bệnh nhân
Phía chân Phía đầu
84
Hình 3.5 Đồ thị thể hiện giá trị air kerma tán xạ (mGy) tại khoảng cách 1 m xung quanh máy quét thứ nhất [10, tr. 520]
Hình 3.6 Đồ thị thể hiện giá trị air kerma tán xạ (mGy) tại khoảng cách 1 m xung quanh máy quét thứ hai [10, tr. 520]
Đo được BIR- IPEM NCRP DLP NCRP CTDI
Đo được BIR- IPEM NCRP DLP NCRP CTDI
85
Hình 3.7 Đồ thị thể hiện giá trị air kerma tán xạ (mGy) tại khoảng cách 1 m xung quanh máy quét thứ ba [10, tr.521]
Dựa vào ba đồ thị trong hình 3.5, 3.6 và 3.7, trong cả ba phương pháp tính chỉ có đồ thị ứng với giá trị air kerma tán xạ tính toán bằng phương pháp BIR- IPEM hay phương pháp sử dụng sơ đồ đồng liều là có dạng tương tự với đồ thị ứng với giá trị air kerma thu được từ các TLDs. Nguyên nhân là do chỉ có phương pháp BIR-IPEM tính đến sự suy giảm của bức xạ khi đi qua khoang máy, trong khi hai phương pháp NCRP DLP và NCRP CTDI giả sử rằng các bức xạ tán xạ có tính đẳng hướng, tức là giá trị air kerma tán xạ như nhau tại các góc khác nhau.
Sai sót này được thể hiện rõ nhất tại vị trí 00 tức là tại vị trí đối diện trực tiếp với khoang máy. Tuy nhiên trong luận văn này, trong phương pháp BIR-IPEM, việc xác định bề dày vật liệu của từng lớp che chắn chỉ sử dụng một giá trị phân bố liều (đơn vị microGy/ 1 mAs) lớn nhất tại vị trí lưu trú bên ngoài lớp che chắn đó. Khi đó, toàn bộ lớp che chắn chỉ có một bề dày nhất định đảm bảo an toàn tối đa cho dân chúng mặc dù do ảnh hưởng của khoang máy mà giá trị air kerma tán xạ tại các vị trí khác nhau trên cùng một lớp che chắn là khác nhau.
Đo được BIR- IPEM NCRP DLP NCRP CTDI
86
Nhìn chung cả ba phương pháp tính toán đều đánh giá vượt quá lượng chì che chắn cần thiết khi so sánh với lượng chì được suy ra từ mức air kerma đo được từ các TLDs, nhưng phương pháp NCRP CTDI lại đưa ra một vài vị trí mà tại đó đánh giá thấp lượng chì cần thiết. Việc không bảo đảm đủ lượng chì ảnh hưởng nghiêm trọng tới sự an toàn của dân chúng xung quanh và đòi hỏi việc tái lắp đặt che chắn, do đó cần hết sức lưu ý và xem xét cẩn thận khi sử dụng phương pháp NCRP CTDI để tính toán che chắn. Trong khi đó phương pháp NCRP DLP đánh giá che chắn khá tốt cho hầu hết mọi vị trí ngoại trừ hai vị trí đối diện trực tiếp với khoang máy và có thể được sử dụng hợp lý để tính toán che chắn. Phương pháp BIR-IPEM, tuy nhiên lại đánh giá quá cao mức che chắn cần thiết, do đó không bảo đảm về mặt kinh tế.
Mỗi phương pháp tính toán được sử dụng trong bài toán tính toán che chắn cụ thể đều có những ưu điểm và khuyết điểm riêng. Giá trị CTDI100 là chỉ số quan trọng được sử dụng trong phương pháp NCRP CTDI nhưng nó lại được xem như là có thể gây sai sót trong việc đánh giá liều bệnh nhân [8]. Trong phương pháp sử dụng CTDI và DLP, hệ số tán xạ κ được lấy trực tiếp trong tài liệu NCRP No.
147 [19] và có giá trị cố định đối với phần đầu và phần thân. Giá trị này được xem xét là không đáng tin cậy và theo một đánh giá gần đây, giá trị hệ số κ đo được khác biệt tới 84% so với giá trị đưa ra trong tài liệu NCRP No.147 [10, tr 512- 513]. Ngoài ra, hệ số này lại được đánh giá là thay đổi theo các hướng khác nhau do ảnh hưởng của khoang máy [22] cũng như thay đổi theo từng loại máy CT được sử dụng [14]. Trong khi đó, phương pháp sử dụng đường cong đồng liều đã tính tới ảnh hưởng của khoang máy đối với bức xạ tán xạ nhưng phương pháp này lại gây ra những sai khác đáng kể so với bức xạ tán xạ đo được một cách trực tiếp từ bệnh nhân do việc sử dụng phantom PMMA để xác định đường cong đồng liều [10, tr.512]. Việc sử dụng đường cong đồng liều trong tính toán che chắn cho phép tính tới ảnh hưởng của chùm tia sơ cấp truyền qua, trong khi đó nó được xem như bằng không trong hai phương pháp còn lại. Với những cải tiến trong kỹ thuật quét, dòng ống phát tia X có thể được điều chỉnh một cách tự động tùy theo sự suy giảm
87
bức xạ qua từng bộ phận trên cơ thể bệnh nhân trong suốt quá trình quét. Điều này gây ra khó khăn trong việc xác định giá trị mAs, trong khi mAs là dữ liệu cần thiết trong phương pháp tính toán sử dụng sơ đồ đồng liều và phương pháp sử dụng CTDI. Tuy rằng không có một kết quả rõ ràng về ưu điểm của việc sử dụng DLP hay mAs cho mục đích tính toán che chắn nhưng trong suốt quá trình thu thập dữ liệu liều thì DLP có thể được ghi lại một cách thường xuyên và vì vậy sẵn sàng cho việc sử dụng.
Với những đánh giá và thảo luận ở trên, ta có thể kết luận rằng trong 4 phương pháp tính toán che chắn cho phòng máy CT được đề cập trong chương 2, phương pháp sử dụng DLP với những hệ số tán xạ thay đổi theo các hướng khác nhau được xem như là phương pháp được khuyến khích sử dụng trong bài toán tính toán che chắn cho phòng máy CT.
88
K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Việc tính toán che chắn an toàn bức xạ cho các máy X quang mà cụ thể là máy CT không phải là một bài toán đơn giản như trong suy nghĩ của các nhà cung cấp dịch vụ che chắn trong nước hiện nay, đặc biệt là khi tài liệu nghiên cứu về vấn đề này vẫn còn rất hạn chế và cơ sở của việc tính toán che chắn còn chưa thống nhất. Trong khi đó, việc tính toán che chắn đảm bảo an toàn bức xạ luôn là yêu cầu hàng đầu, đặc biệt trong điều kiện hiện nay khi mà các thiết bị X quang, đặc biệt là CT ngày càng được sử dụng rộng rãi do nhu cầu chăm sóc và bảo vệ sức khỏe ngày càng tăng. Trước tình hình này, mục đích chính của luận văn là tìm hiểu các cơ sở vật lý của kỹ thuật tính toán che chắn cho phòng máy CT. Với mục đích như vậy, đề tài “ Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy CT” đã đạt được những kết quả như sau:
- Khảo sát tổng quan về ATBX liên quan đến thiết bị X quang trong y tế bao gồm những khái niệm và đại lượng ATBX căn bản; những qui định pháp lý về ATBX, mục đích và nguyên tắc của việc thiết kế che chắn và những thuật ngữ liên quan.
- Tìm hiểu về máy CT như nguyên tắc hoạt động, các kỹ thuật ghi ảnh có liên quan đến việc tính liều bức xạ, đánh giá chung về liều bức xạ từ máy CT và những ứng dụng của nó trong chẩn đoán hình ảnh y học. Xem xét ba phương pháp tính toán che chắn cho phòng máy CT phổ biến trên thế giới.
- Thực hiện các tính toán che chắn cụ thể cho phòng máy CT áp dụng các phương pháp nói trên. Các kết quả sau đó được đánh giá và thảo luận.
Nhìn chung, đề tài đã hoàn thành được các mục tiêu đề ra từ đầu nhưng do đây là một vấn đề mới trên thế giới, vẫn còn trong thời gian nghiên cứu và những tài liệu hiện nay vẫn còn chưa thống nhất, các phương pháp tính toán vẫn chưa được trình bày cụ thể, chi tiết nên đề tài xin đưa ra một vài kiến nghị với mong
89
muốn xây dựng một cơ sở lý thuyết đầy đủ, thống nhất hơn cho bài toán tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy CT. Ba phương pháp tính toán che chắn được áp dụng vào bài toán cụ thể được trình bày trong luận văn chủ yếu dựa vào tài liệu NCRP Report No.147 [19], hệ số tán xạ được lấy trực tiếp ngay trong tài liệu này, do đó vẫn tồn tại những hạn chế trong kết quả tính toán. Một phương án được đưa ra ở đây là việc xác định bề dày vật liệu che chắn nên tính tới ảnh hưởng của khoang máy cũng như vào bản thân từng loại máy CT bằng cách sử dụng các hệ số κkhác nhau theo các hướng khác nhau và các hệ số κ theo từng loại máy quét sử dụng. Ngoài ra cũng nên xem xét tới sự ảnh hưởng của góc nghiêng khoang máy lên bức xạ tán xạ, của bức xạ sơ cấp và bức xạ thứ cấp sinh ra do quá trình tán xạ với tường và các đồ vật trong phòng khi tính toán che chắn. Ngày nay, việc đưa vào sử dụng các máy quét đa lát cắt có thể dẫn tới mức độ liều tán xạ cao hơn so với máy quét đơn lát cắt do bề rộng của chùm tia được chuẩn trực dày hơn hoặc do những thay đổi trong việc thiết lập giá trị kV, mAs, chiều dài quét hoặc do phải thêm vào một hoặc vài vòng quay ống tia X trong quá trình quét đối với chế độ quét xoắn ốc (do các dữ liệu được yêu cầu thêm vào tạo thuận lợi cho việc tạo ảnh), do đó cần một yêu cầu cao hơn cho bề dày vật liệu che chắn. Bên cạnh đó, một đặc điểm khác đối với các hệ thống máy quét CT là dòng ống tia X có thể điều khiển tự động cho phép khả năng giảm liều, đặc biệt đối với các bệnh nhi và các bệnh nhân có kích thước nhỏ [17, tr 8-10]. Điều này nên được lưu ý khi tính toán che chắn an toàn bức xạ. Một vấn đề nữa ảnh hưởng tới chất lượng che chắn đó là việc sử dụng các qui trình quét thăm dò trước mỗi ca chụp chính với mục đích thu thập các thông tin chung nhất về giải phẫu bệnh nhân, tạo điều kiện dễ dàng cho việc xác định các giới hạn giải phẫu. Nếu bức xạ phát ra trong các qui trình quét này là đáng kể thì nên tính tới trong quá trình tính toán che chắn nhằm đạt mức an toàn cao nhất.
Với những kết quả đạt được, luận văn đã góp phần trong việc xây dựng nền tảng cơ sở cho kỹ thuật tính toán che chắn đối với phòng máy CT và trong việc định hướng cho những cá nhân, tổ chức khác tiếp tục nghiên cứu. Tuy vẫn còn
90
nhiều việc cần thực hiện để có thể thực sự ứng dụng trong điều kiện thực tế nhưng với thành công bước đầu, tác giả tin rằng với sự đóng góp của những cá nhân, tổ chức quan tâm thì vấn đề che chắn cho phòng máy CT có thể đạt được nững bước tiến xa hơn, cùng với việc lựa chọn các tham số quét thích hợp góp phần vào việc bảo đảm an toàn bức xạ tối đa cho cộng đồng và nhân viên bức xạ, từ đó tạo điều kiện để CT thực sự trở thành một trong những thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiệu quả và an toàn nhất có thể.
91