Hội nghị của các Giám đốc chương trình kiểm soát bức xạ (CRCPD- The Conference of Radiation Control Program Directors) cùng với Cơ quan quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA- U.S. Food and Drug Administration) đã cộng tác trong chương trình khảo sát NEXT [20]. Chương trình này được tiến hành lần đầu tiên vào năm 1972 và được thực hiện mỗi một hoặc hai năm. Chương trình khảo sát NEXT 2000-2001 đã tiến hành kiểm tra trên 265 thiết bị CT bất kì tại 39 bang của Mỹ nhằm thu thập các thông tin kĩ thuật, chỉ số liều, tải làm việc và các thông tin về bảo đảm chất lượng. Kết quả thu được từ cuộc khảo sát này là nền tảng mang tính toàn diện về phương diện so sánh: Cuộc khảo sát phản ánh những tiến bộ to lớn trong kĩ thuật CT và việc thực hành lâm sàng từ sau cuộc khảo sát CT vào năm 1990, và nó cũng nhằm nhấn mạnh những tiến bộ gần đây của CT- đó là chức năng kiểm soát phát liều bức xạ tự động và sử dụng chế độ quét xoắn ốc đối với CT đa lát cắt.
Cuộc khảo sát NEXT 2000-2001 được chia làm hai phần:
- Tại các điểm tiến hành khảo sát, các nhà khảo sát của chương trình NEXT thực hiện đo liều bức xạ trong không khí tại isocenter cũng như liều bức xạ tại trục trung tâm và trục cách bề mặt 10mm của phantom PMMA đường kính 16 cm.
61
Ngoài ra, các nhà khảo sát cũng phỏng vấn các chuyên gia kỹ thuật X- quang nhằm thu thập các thông tin về kỹ thuật, tải làm việc và các thủ tục tiến hành chụp CT đối với vùng đầu người lớn. (Vùng đầu là bộ phận được tiến hành chụp CT nhiều nhất)
- Mỗi bảng câu hỏi được phân phát tới các kỹ thuật viên nhằm thu thập các thông tin kỹ thuật, tải làm việc đối với các ca kiểm tra người lớn như bụng, vùng khung chậu, ngực, xoang…
Kết quả từ cuộc khảo sát này được trình bày theo 24 mục được lập bảng ứng với từng bộ phận được chụp trên cơ thể bệnh nhân. Các thông tin này có được từ bảng câu hỏi đã được phân phát tới các kỹ thuật viên trước đó và từ chính công việc đo đạc của các nhà khảo sát. Với ý nghĩa quan trọng mà cuộc khảo sát NEXT mang lại và với cách trình bày đầy đủ, cụ thể những số liệu về tải làm việc, các hệ số kỹ thuật và các chỉ số liều liên quan ứng với mỗi mục, luận văn này đã tiến hành tính toán dựa trên 12 mục ứng với các bộ phận được chụp nhiều nhất (trong đó phần đầu được trình bày riêng thành 2 mục ứng với não và hố sọ sau), chiếm tới 98% tải làm việc mỗi tuần trên tổng số các bộ phận được chụp và sẽ được trình bày lần lượt theo chế độ quét tuần tự và quét xoắn ốc cho mỗi mục.
Trước khi trình bày kết quả thống kê và tính toán cụ thể cần lưu ý một số biến được sử dụng trong tính toán và một số công thức sau đây:
- fnc: Tỷ lệ số ca chụp CT hàng tuần thực hiện với duy nhất một pha chụp trong đó không sử dụng chất cản quang tiêm vào cơ thể bệnh nhân trên tổng số ca chụp.
- fc: Tỷ lệ số ca chụp CT hàng tuần thực hiện với duy nhất một pha chụp trong đó có sử dụng chất cản quang được tiêm vào cơ thể bệnh nhân trên tổng số ca chụp.
62
- fcnc: Tỷ lệ số ca chụp CT hàng tuần thực hiện với cả hai pha chụp trong đó một pha sử dụng và một pha không sử dụng chất cản quang tiêm vào cơ thể bệnh nhân trên tổng số ca chụp.
- Iaxial/(nTn): Trong chế độ quét tuần tự, Iaxial/(nTn) là tỷ số giữa bước dịch của bàn (Iaxial, mm) và bề dày danh định của tất cả các lát cắt thu được đồng thời trong một vòng quay (nTn, mm)
- Chiều dài quét L (mm):
Đối với chế độ quét tuần tự, chiều dài quét L được xác định theo công thức:
L = Iaxial × N/ n – (Iaxial - nTn) (3.1) Trong đó, N/ n: Số vòng quay của hệ ống phát tia X-detector sau mỗi pha
chụp (NR)
Đối với chế độ quét xoắn ốc, khi giá trị của chiều dài quét L không được cung cấp một cách trực tiếp thì có thể xác định L theo công thức:
L = NR × TF (3.2)
- CTDIvol: CTDIvol xấp xỉ bằng liều trung bình trong thể tích quét ứng với khoảng cách Iaxial hoặc Ihelical của TF trong một chuỗi phép chụp có sự hiện diện của phantom.
Đối với chế độ quét tuần tự, CTDIvol được xác định theo công thức:
100, 100,
ax
1 / 3 D 2 / 3 D
D / ( )
c p
vol
ial n
CT I CT I
CT I I nT
= +
(3.3) Đối với chế độ quét xoắn ốc, CTDIvolđược xác định theo công thức (2.8)
100, 100,
1/ 3 D 2 / 3 D
D vol CT I c CT I p
CT I p
= +
- DLP: DLP được xác định thông qua giá trị CTDIvol và chiểu dài quét L trong một pha chụp theo biểu thức (2.9)
DLP=CTDIvol×L
63
Sau đây là các kết quả thống kê thu được từ cuộc khảo sát và các bước tính toán che chắn bằng ba phương pháp cho mục đầu tiên là khu vực não. Các mục còn lại do có sự tương tự nên sẽ được trình bày lần lượt trong phần phụ lục A cuối luận văn.
Khu vực não
Bảng 3.1 Số liệu thu được từ chương trình khảo sát NEXT đối với khu vực não ở chế độ quét tuần tự và chế độ quét xoắn ốc [20]
Các biến số Chế độ quét
tuần tự
Chế độ quét xoắn ốc
Số ca chụp trung bình mỗi tuần 33,2 21,4
fnc 0,67 0,55
fc 0,08 0,27
fcnc 0,25 0,18
kVp 126,6 129,9
mA 200 210
Thời gian ứng với mỗi vòng quay (τ, s) 1,87 1,36
mAs ứng với mỗi vòng quay (w) 344 279
Số lát cắt thu được sau mỗi pha chụp (N) 10,6
Số lát cắt thu được sau mỗi vòng quay (n) 1,18 1,35 Bề dày của mỗi lát cắt (Tn, mm) 8,27 4,82 Bước dịch của bàn ở chế độ quét tuần tự (
axial
I , mm)
9,00
axial / ( n)
I nT 0,99
Quãng đường dịch chuyển của bàn ứng với mỗi vòng quay ở chế độ quét xoắn ốc (TF, mm)
6,31
Pitch p=TF / (nTn) 1,12
Chiều dài quét L (mm) 92 125
64
CTDIvol (mGy) 58 54
DLP (mGy cm) 466 567
Phương pháp sử dụng CTDI:
Chế độ quét tuần tự
Bằng cách lấy trung bình tỉ số giữa giá trị CTDI100,c tại trục trung tâm và
CTDI100,p tại trục cách bề mặt phantom Perpex 10 mm đối với các mẫu máy quét
ứng với các kVp khác nhau cho trong bảng số liệu ctditables tại trang web ImPACT 2004 [26] ta được kết quả:
Vùng đầu: 100,
100,
D 0, 93
D
c p
CT I CT I =
(3.4.1) Vùng thân: 100,
100,
D 0, 47
D
c p
CT I CT I =
(3.4.2) Trong trường hợp đối với khu vực não:
100,
100, 100,
100,
D 0, 93 D 0, 93 D
D
c
c p
p
CT I CT I CT I
CT I = ⇒ =
Thay giá trị CTDIvol , Iaxial / (nTn) cho trong bảng 3.1 và biểu thức
100, 100,
D c 0, 93 D p
CT I = CT I vào biểu thức (3.3) ta được: CTDI100,p = 58,79 mGy Giá trị CTDIvol cho trong bảng 3.1 ứng với mAs trong một vòng quay của ống phát tia X, do đó giá trị CTDI100,p được tính theo cách này cũng tương ứng với giá trị mAs trong một vòng quay. Khi đó ta có thể xác định giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1m ứng với một pha chụp theo biểu thức:
1
sec ad 100,
/ ( )
he p
axial n
K L CTDI
I nT κ
=
(3.5) Với CTDI100,p ứng với mAs trong một vòng quay của ống phát tia X.
Thay số vào biểu thức (3.5):
1 5 1
sec
9 10 9, 2 58, 79
0, 99
K = × − cm− × cm× mGy
⇔ K1sec= 0,05 mGy phase-1
65
Giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1m trong một tuần:
1
Ksec = 0,05 mGy phase-1 ×(33,2× 1,25) phase week-1 (fcnc = 0,25)
⇔ K1sec= 2,04 mGy week-1 Chế độ quét xoắn ốc
Thay giá trị CTDIvol , p cho trong bảng 3.1 và biểu thức
100, 100,
D c 0, 93 D p
CT I = CT I vào biểu thức (2.8)ta được: CTDI100,p= 61,92 mGy
Giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1 m ứng với một pha chụp được xác định bởi biểu thức:
1
sec head 100,p
K LCTDI κ p
=
(3.6) Với CTDI100,p ứng với mAs trong một vòng quay của ống phát tia X.
Thay số vào biểu thức (3.6)
1 5 1
sec
9 10 12.5 61, 92
1,12
K = × − cm− × cm× mGy
⇔ K1sec= 0,06 mGy phase-1
Giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1m trong một tuần:
1
Ksec = 0,06 mGy phase-1 ×(21,4×1,18) phase week-1(fcnc = 0,18)
⇔ K1sec=1,57 mGy week-1 Phương pháp sử dụng DLP:
Chế độ quét tuần tự
Giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1 m ứng với một pha chụp:
1
sec head
K =κ DLP
⇔ K1sec= 9×10-5cm-1×466 mGy cm
⇔ K1sec= 0,04 mGy phase-1
Giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1 m trong một tuần:
1
Ksec= 0,04 mGy phase-1×(33,2×1,25) phase week-1
1
Ksec
⇔ = 1,74 mGy week-1 Chế độ quét xoắn ốc
66
Giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1 m ứng với một pha chụp:
1
sec head
K =κ DLP
1
Ksec
⇔ = 9×10-5cm-1×567 mGy cm
1
Ksec
⇔ = 0,05 mGy phase-1
Giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1 m trong một tuần:
1
Ksec= 0,05 mGy phase-1×(21,4×1,18) phase week-1
1
Ksec
⇔ = 1,29 mGy week-1 Phương pháp sử dụng sơ đồ đồng liều Chế độ quét tuần tự
Tải làm việc ứng với mỗi pha chụp:
Wphase = mAs ứng với mỗi vòng quay (w)× số vòng quay (NR)
= mAs ứng với mỗi vòng quay (w) × [số lát cắt thu được sau mỗi pha chụp (N)/số lát cắt thu được sau mỗi vòng quay (n)]
= 344 mAs ×(10,6/1,18)= 3090 mAs phase-1 Tải làm việc trong một tuần:
Wweek = 3090 mAs phase-1× (33,2×1,25) phase week-1
= 128242 mAs week-1 Chế độ quét xoắn ốc
Tải làm việc ứng với mỗi pha chụp:
Wphase= mAs ứng với mỗi vòng quay (w)× số vòng quay (NR)
= mAs ứng với mỗi vòng quay (w) × [chiều dài quét (L)/ độ dịch chuyển của bàn ứng với mỗi vòng quay (TF)]
= 279 mAs ×(125mm/6,31mm) = 5527 mAs phase-1 Tải làm việc trong một tuần:
Wweek = 5527 mAs phase-1×(21,4 ×1,18) phase week-1
= 139566 mAs week-1
Các chi tiết cho số liệu thống kê và tính toán che chắn cụ thể cho các mục còn lại được trình bày trong phần phụ lục A.
67
Tính toán bề dày tường, trần và sàn của phòng máy CT
Như đã xác định từ đầu chương, mục đích của chương này là trình bày chi tiết quá trình tính toán che chắn cho phòng máy CT mà cụ thể là xác định bề dày vật liệu che chắn cần thiết cho tường xung quanh cũng như sàn và trần phòng máy CT. Sau khi xác định được giá trị air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1m trong một tuần cho từng mục, công việc tiếp theo sẽ là xác định giá trị air kerma thứ cấp cho tất cả các mục trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn, để từ đó xác định được tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng Bsec(xbarrier) và cuối cùng là dựa vào đường cong biểu diễn sự truyền qua một số vật liệu che chắn của bức xạ thứ cấp đối với CT nhằm xác định bề dày tối ưu nhất cho cho tường, trần và sàn của phòng máy CT.
68
Hình 3.1 Mặt bằng lắp máy CT
Phòng máy CT như trên hình 3.1 được tính toán che chắn dựa trên những giả thiết ban đầu như sau:
- Khoảng cách nhỏ nhất từ tường được che chắn đến vị trí lưu trú là 0,3m.
- Chiều cao của phòng máy CT và phòng phía dưới phòng máy CT là 3m.
- Vị trí lưu trú cách sàn của phòng phía dưới 1,7 m và cách sàn của phòng phía trên là 0,5m.
- Khoảng cách từ isocenter tới sàn của phòng máy CT là 1,3 m.
- Tường, sàn và trần của phòng máy CT có độ dày 0,2 m.
Bàn bệnh nhân Khoang
máy
69
- Khu vực xung quanh, bên trên và bên dưới phòng máy CT đều là các khu vực có hệ số chiếm cứ T = 1.
- Mục tiêu của việc thiết kế che chắn được lấy đối với khu vực không kiểm soát P = 0,02 mGy week-1.
Phương pháp sử dụng CTDI:
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT (quét tuần tự và quét xoắn ốc) trong một tuần tại khoảng cách 1m khi chưa thực hiện che chắn:
1
Ksec= (2,04+1,57)+(1,06+0,51)+(7,86+10,62)+(2,11+2,60)+(2,00+2,88)+
(0,20+0,17)+(1,00+1,17)+(0,81+1,00)+(2,00+2,85)+(0,20+0,23)+(0,51 +1,11)+(0,50+1,05)+(0,24+0,52)
= 46,81 mGy week-1 Đối với bức tường thứ nhất:
Như trên hình 3.1, khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới bức tường thứ nhất là 2,344 m. Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú bên ngoài tường:
d1 = 2,344 m + 0,2 m + 0,3 m = 2,844 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
1
K 1 K
d
= ×
= 1 2
46,81 2,844
m m
×
mGy week-1
= 5,79 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
1
3
sec 1, 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 3, 46 10
5, 79 mGy week
barrier
B x P
K
− −
= = − = ×
Từ đường cong biểu diễn sự truyền qua chì của bức xạ thứ cấp đối với CT (Hình B.1- Phần phụ lục) xác định được bề dày tối thiểu cho bức tường 1:
70
x1,barrier = 1,6 mm chì Đối với bức tường thứ hai:
Như trên hình 3.1, khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới bức tường thứ hai:
4,850 m – 1,764 m = 3,086 m.
Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú bên ngoài tường:
d2 = 3,086 m + 0,2 m + 0,3 m = 3,586 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
2
K 1 K
d
= ×
= 1 2
46,81 3, 586
m m
×
mGy week-1
= 3,64 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
1
3
sec 2, 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 5, 49 10
3, 64 mGy week
barrier
B x P
K
− −
= = − = ×
Từ đường cong biểu diễn sự truyền qua chì của bức xạ thứ cấp đối với CT (Hình B.1) xác định được bề dày tối thiểu cho bức tường 2:
x2,barrier = 1,4 mm chì Đối với bức tường thứ ba:
Như trên hình 3.1, khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới bức tường thứ ba:
6,0 m – 2,344 m = 3,656 m.
Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú bên ngoài tường:
d3 = 3,656 m + 0,2 m + 0,3 m = 4,156 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
3
K 1 K
d
= ×
71
= 1 2
46,81 4,156
m m
×
mGy week-1
= 2,71 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
1
3
sec 3, 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 7, 38 10
2, 71 mGy week
barrier
B x P
K
− −
= = − = ×
Từ đường cong biểu diễn sự truyền qua chì của bức xạ thứ cấp đối với CT (Hình B.1) xác định được bề dày tối thiểu cho bức tường 3:
x3,barrier = 1,3 mm chì Đối với bức tường thứ tư:
Như trên hình 3.1, khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới bức tường thứ tư là 1,764 m.
Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú bên ngoài tường:
d4 = 1,764 m + 0,2 m + 0,3 m = 2,264 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trúkhi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
4
K 1 K
d
= ×
= 1 2
46,81 2, 264
m m
×
mGy week-1
= 9,13 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
1
3
sec 4, 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 2,19 10
9,13 mGy week
barrier
B x P
K
− −
= = − = ×
Từ đường cong biểu diễn sự truyền qua chì của bức xạ thứ cấp đối với CT (Hình B.1) xác định được bề dày tối thiểu cho bức tường thứ tư:
x4,barrier = 1,8 mm chì Đối với trần nhà:
72
Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú tại phòng ngay phía trên phòng chụp CT:
dceiling = (3 m – 1,3 m) + 0,2 m + 0,5 m = 2,4 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
1
ceiling
K K
d
= ×
= 1 2
46,81 2, 4
m m
×
mGy week-1
= 8,13 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
1
3
sec 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 2, 46 10
8,13 mGy week
ceiling
B x P
K
− −
= = − = ×
Từ đường cong biểu diễn sự truyền qua bê tông của bức xạ thứ cấp đối với CT (Hình B.2) xác định được bề dày tối thiểu cho trần nhà:
xceiling = 160 mm bê tông Đối với sàn nhà:
Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú tại phòng ngay phía dưới phòng chụp CT:
dfloor = (3 m – 1,7 m) + 0,2 m + 1,3 m = 2,8 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
1
floor
K K
d
= ×
= 1 2
46,81 2,8
m m
×
mGy week-1
= 5,97 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
73
1
3
sec 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 3, 35 10
5, 97 mGy week
floor
B x P
K
− −
= = − = ×
Từ đường cong biểu diễn sự truyền qua bê tông của bức xạ thứ cấp đối với CT (Hình B.2) xác định được bề dày tối thiểu cho sàn nhà:
xfloor = 150 mm bê tông Phương pháp sử dụng DLP:
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT (quét tuần tự và quét xoắn ốc) trong một tuần tại khoảng cách 1m khi chưa thực hiện che chắn:
1
Ksec= (1,74+1,29)+(0,99+0,5)+(7,56+10,21)+(2,03+2,68)+(1,92+2,49)+
(0,21+0,14)+(1,00+1,03)+(0,77+0,96)+(1,98+2,50)+(0,21+0,19)+(0,54+
1,22)+(0,43+0,90)+(0,23+0,50)
= 44,22 mGy week-1 Đối với bức tường thứ nhất:
Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú bên ngoài tường:
d1 = 2,844 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
1
K 1 K
d
= ×
= 1 2
44, 22 2,844
m m
×
mGy week-1
= 5,47 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
1
3
sec 1, 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 3, 66 10
5, 47 mGy week
barrier
B x P
K
− −
= = − = ×
Từ đường cong biểu diễn sự truyền qua chì của bức xạ thứ cấp đối với CT (Hình B.1) xác định được bề dày tối thiểu cho bức tường 1:
x1,barrier = 1,6 mm chì Đối với bức tường thứ hai:
74
Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú bên ngoài tường:
d2 = 3,586 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
2
K 1 K
d
= ×
= 1 2
44, 22 3, 586
m m
×
mGy week-1
= 3,44 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
1
3
sec 2, 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 5,82 10
3, 44 mGy week
barrier
B x P
K
− −
= = − = ×
Từ đường cong biểu diễn sự truyền qua chì của bức xạ thứ cấp đối với CT (Hình B.1) xác định được bề dày tối thiểu cho bức tường 2:
x2,barrier = 1,4 mm chì Đối với bức tường thứ ba:
Khoảng cách ngắn nhất từ isocenter tới vị trí lưu trú bên ngoài tường: d3 = 4,156 m
Giá trị air kerma thứ cấp trên tổng tất cả các ca chụp CT trong một tuần tại vị trí lưu trú khi chưa thực hiện che chắn:
2 1
sec sec
3
K 1 K
d
= ×
= 1 2
44, 22 4,156
m m
×
mGy week-1
= 2,56 mGy week-1
Tỉ số truyền qua đối với chùm tia rộng:
1
3
sec 3, 1
sec
0, 02 mGy week
( ) 7,81 10
2, 56 mGy week
barrier
B x P
K
− −
= = − = ×