Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Đánh giá an toàn che chắn trong phòng X quang chẩn đoán bằng chương trình MCNP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Trần Thị Anh Châu

ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X QUANG CHẨN ĐOÁN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

Thành phố Hồ Chí Minh - 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Trần Thị Anh Châu ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X QUANG CHẨN ĐOÁN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử

Mã số: 60 44 01 06

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Trương Thị Hồng Loan

Thành phố Hồ Chí Minh - 2013

LỜI CẢM ƠN

Để có được kết quả như hôm nay, tôi đã được sự quan tâm giúp đỡ của gia

đình, thầy cô và bạn bè, tôi xin tỏ lòng biết ơn đến mọi người đã quan tâm giúp đỡ

tôi.

Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến TS. Trương Thị Hồng Loan đã dành

nhiều thời gian quý báu của mình để hướng dẫn và đưa ra nhiều gợi ý cho em trong

suốt thời gian thực hiện luận văn này. Cô đã tận tình giúp đỡ những lúc em bế tắc,

mở ra hướng đi mới cho em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.

Bên cạnh đó, em cũng xin gởi lời cảm ơn đến Thầy Thái Mỹ Phê và bệnh

viện Nguyễn Trãi Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho em tham

quan và thu thập số liệu.

Tôi xin gởi lời cảm ơn đến Cử nhân Nguyễn Thị Trúc Linh đã giúp đỡ tôi

trong việc tìm hiểu về chương trình MCNP.

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy Cô đã tham gia giảng dạy, các

Thầy Cô phòng sau đại học – trường ĐH sư phạm Tp. Hồ Chí Minh về những bài

giảng nghiêm túc và chất lượng, những kiến thức bổ ích để làm hành trang cho tôi

vào nghề.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn và kính trọng sâu sắc nhất đối với sự

động viên, hỗ trợ lớn lao của những người thân yêu trong gia đình, các bạn bè của

khoa Vật lí trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn mọi người.

TP. HCM, ngày 22 tháng 8 năm 2013

MỤC LỤC

7TDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.7T .................................................................. 3

7TDANH MỤC HÌNH VẼ7T ........................................................................................ 4

7TDANH MỤC CÁC BẢNG7T.................................................................................... 6

7TChương 1.7T 7TTỔNG QUAN7T ................................................................................... 10

7T1.1.7T

7T1.2.7T

7TTổng quan về tia X và máy phát tia X.7T ..................................................... 10 7T1.1.1.7T 7TTính chất của tia X7T ......................................................................................... 10 7T1.1.2.7T 7TTương tác của tia X với vật chất7T .................................................................... 12 7T1.1.3.7T 7TỨng dụng của tia X trong y học7T ..................................................................... 18 7T1.1.4.7T 7TPhân loại máy X quang7T .................................................................................. 19 7T1.1.5.7T 7TCấu tạo của ống phát tia X7T ............................................................................. 20 7T1.1.6.7T 7TNguyên lý hoạt động ống phát tia X7T .............................................................. 24 7T1.1.7.7T 7TCác thông số kỹ thuật7T ..................................................................................... 26 7TTổng quan về chương trình MCNP7T ........................................................... 27 7T1.2.1.7T 7TLịch sử của chương trình MCNP7T ................................................................... 27 7T1.2.2.7T 7TCấu trúc của chương trình MCNP7T ................................................................. 29 7T1.2.3.7T 7TĐộ chính xác của kết quả và các nhân tố ảnh hưởng7T ..................................... 33

7TChương 2.7T 7TAN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X-QUANG CHẨN ĐOÁN Y TẾ7T ........................................................................................................ 35

7T2.1.7T 7T2.2.7T

7T2.3.7T

7T2.4.7T

7T2.5.7T

7TNhu cầu che chắn của phòng X quang7T ...................................................... 35 7TẢnh hưởng của bức xạ7T .............................................................................. 36 7T2.2.1.7T 7TTổn thương ở mức phân tử7T ............................................................................ 36 7T2.2.2.7T 7TTổn thương ở mức tế bào.7T .............................................................................. 36 7T2.2.3.7T 7TTổn thương ở mức cơ thể7T ............................................................................... 36 7TÝ nghĩa và mục đích của việc che chắn7T .................................................... 37 7T2.3.1.7T 7TĐối với nhân viên bức xạ7T ............................................................................... 37 7T2.3.2.7T 7TĐối với môi trường xung quanh7T .................................................................... 38 7T2.3.3.7T 7TĐối với bệnh nhân7T .......................................................................................... 38 7TCác tiêu chuẩn về an toàn bức xạ7T .............................................................. 39 7T2.4.1.7T 7TLịch sử xây dựng các tiêu chuẩn an toàn bức xạ trên thế giới7T ....................... 39 7T2.4.2.7T 7TCác khuyến cáo về an toàn bức xạ của ICRP7T ................................................ 39 7T2.4.3.7T 7TCác tiêu chuẩn về an toàn bức xạ của IAEA7T ................................................. 41 7T2.4.4.7T 7TGiới hạn liều7T .................................................................................................. 42 7T2.4.5.7T 7TAn toàn che chắn7T ............................................................................................ 43 7TAn toàn bức xạ tại các cơ sở y tế ở Việt Nam7T .......................................... 45 7T2.5.1.7T 7TCác văn bản pháp lý về an toàn bức xạ của Việt Nam7T .................................. 45 7T2.5.2.7T 7TCác chỉ dẫn về liều trong chiếu, chụp X quang chẩn đoán7T ............................ 47

7T2.5.3.7T 7TCác giới hạn liều đối với chiếu xạ nghề nghiệp và chiếu xạ dân chúng7T ........ 48

7TChương 3.7T 7TKẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN7T .......................................................... 50

7T3.1.7T 7TThông số về phòng và máy X quang thường quy ở bệnh viện Nguyễn

7T3.2.7T

Trãi7T .............................................................................................................. 50 7TKết quả7T ...................................................................................................... 52 7T3.2.1.7T 7TKhảo sát thực nghiệm đo suất liều ở bệnh viện Nguyễn Trãi7T ........................ 52 7T3.2.2.7T 7TKết quả tính toán suất liều của chương trình MCNP tại những điểm khảo

7T3.2.3.7T 7TMô phỏng suất liều tại một số điểm từ chùm tia X sơ cấp theo khoảng

sát thực nghiệm7T .............................................................................................. 53

7T3.2.4.7T 7TKết quả suất liều của một số điểm trong và ngoài phòng X quang và có

cách so với tâm phát7T ...................................................................................... 56

7T3.2.5.7T 7TKết quả suất liều của một số điểm trong và ngoài phòng X quang trên trần

cùng chiều cao với nguồn phát, cách tường 1 cm.7T ......................................... 57

phòng và dưới sàn7T .......................................................................................... 67 7T3.2.6.7T 7TMô phỏng phân bố suất liều trong phòng chụp khi giảm kích thước phòng7T . 70 7T3.2.7.7T 7TẢnh hưởng của tán xạ7T .................................................................................... 75 7T3.2.8.7T 7TTiết kiệm chi phí xây dựng7T ............................................................................ 79 7TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ7T............................................................................. 84 7TTÀI LIỆU THAM KHẢO7T ................................................................................... 86 7TPHỤ LỤC7T ............................................................................................................ 88

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.

IAEA International Atomic Energy Agency.

ICRP International Commission on Radiological Protection.

10TThe International Commission on Radiation Units and Measurements.

ICRU

MCNP Monte Carlo N-Particle.

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam.

DANH MỤC HÌNH VẼ

Thứ tự Tên hình vẽ Trang

Hình 1.1 Phổ sóng điện từ 10

Hình 1.2 Tán xạ Rayleigh. 12

Hình 1.3 Tán xạ Compton. 13

Hình 1.4 Hấp thụ quang điện. 14

Hình 1.5 Quá trình tạo cặp. 15

Hình 1.6 Hệ số hấp thụ khối đối với mô mềm. 17

Sự suy giảm năng lượng bức xạ khi truyền qua các lớp hấp Hình 1.7 18 thụ một nửa.

Hình 1.8 Cấu tạo ống phát tia X. 20

Hình 1.9 Cấu tạo cathode trong ống phát tia X. 21

Hình 1.10 Hình dạng của anode xoay. 22

Diện tích bao phủ của vùng tia X và diện tích vùng tiêu điểm Hình 1.11 23 hiệu dụng thay đổi theo góc vát.

Mối quan hệ giữa dòng nung, nguồn cao thế ống phát và Hình 1.12 25 dòng của ống.

Hình 2.1 Mô hình phòng X quang. 44

Hình 2.2 Mặt cắt ngang mô hình phòng X quang. 45

Hình 3.1 Mặt cắt ngang phòng X quang ở bệnh viện Nguyễn Trãi. 51

Hình 3.2 Máy X quang sử dụng ở bệnh viện Nguyễn Trãi. 51

Mặt cắt ngang ống phát tia X sử dụng ở bệnh viện Nguyễn Hình 3.3 52 Trãi.

Hình 3.4 Phòng chụp X quang thường quy ở bệnh viện Nguyễn Trãi. 54

Hình 3.5 Tường và trần phòng mô phỏng bằng chương trình MCNP. 54

Mô phỏng 2D ống phát tia X và hệ thống collimator bằng Hình 3.6 54 MCNP5

Hình 3.7 Mô phỏng 3D anode bằng chương trình MCNP. 55

Hình 3.8 Phân bố suất liều theo khoảng cách so với tâm phát. 57

185, 625

cm .

Vị trí các điểm khảo sát trong và ngoài phòng X quang ở độ 58 Hình 3.9 cao

Phân bố suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với Hình 3.10 60 hành lang.

Phân bố suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với bãi Hình 3.11 62 đậu xe.

Phân bố suất liều trong và ngoài phòng tiếp giáp với phòng Hình 3.12 64 kỹ thuật viên.

Phân bố suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với Hình 3.13 66 phòng X quang Toshiba.

= −

349

368

cm=

Vị trí các điểm khảo sát trong và ngoài phòng X quang ở độ

Hình 3.14 67 cao và (trần phòng), và

(sàn phòng).

DANH MỤC CÁC BẢNG

Thứ tự Tên bảng Trang

Bảng 1.1 Các Tally dùng để tính toán. 33

Bảng 2.1 Giới hạn liều chiếu khuyến cáo của ICRP. 43

Liều khuyến cáo cho một phim chụp X quang quy ước đối với Bảng 2.2 47 bệnh nhân (TCVN 6561:1999)

Liều khuyến cáo chụp, chiếu X quang qui ước cho 1 lần chụp Bảng 2.3 48 1 phim.

Bảng 3.1 Kết quả thực nghiệm đo suất liều theo khoảng cách. 53

Kết quả của chương trình MCNP tại những điểm khảo sát Bảng 3.2 55 thực nghiệm.

Bảng 3.3 Kết quả suất liều so với khoảng cách tâm phát. 56

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với hành Bảng 3.4 59 lang.

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với bãi Bảng 3.5 61 đậu xe.

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với Bảng 3.6 63 phòng kỹ thuật viên.

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với Bảng 3.7 65 phòng X quang Toshiba.

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng trên trần phòng và Bảng 3.8 68-69 dưới sàn phòng.

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp hàng Bảng 3.9 70-71 lang khi giảm kích thước phòng.

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp bãi đậu Bảng 3.10 72 xe khi giảm kích thước phòng.

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp phòng Bảng 3.11 73 kỹ thuật viên khi giảm kích thước phòng.

Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp phòng X Bảng 3.12 74-75 quang Toshiba khi giảm kích thước phòng.

Kết quả suất liều tại một số điểm khi không có tường che Bảng 3.13 75-78 chắn.

Kết quả suất liều tại một số điểm khi thay 2 mm lót tường Bảng 3.14 80-83 bằng 2 mm barit.

Kết quả suất liều khi thay đổi bề dày của barit cho phù hợp Bảng 3.15 97-99 với thực tế.

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và trong

lĩnh vực y tế nói riêng, máy X quang giữ vai trò quan trong trong chẩn đoán và điều

trị. Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng trong việc xác định bệnh lý về xương,

nhưng cũng có thể giúp ích tìm ra các bệnh về phần mềm. Một vài ví dụ như khảo

sát ngực, có thể dùng để chẩn đoán bệnh về phổi như là viêm phổi, ung thư phổi hay

phù nề phổi, và khảo sát vùng bụng, có thể phát hiện ra tắc ruột, tắc thực quản, tràn

khí do thủng ruột, tràn dịch trong khoang bụng...

Máy X quang được sử dụng một cách rộng rãi và phổ biến trên khắp cả nước,

bất cứ bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương. Chính vì việc sử dụng

rộng rãi nên một vấn đề lớn đặt ra là đảm bảo an toàn khi xây dựng phòng chụp X

quang.

Về thực trạng sử dụng máy X quang trong chẩn đoán y tế tại thành phố Hồ Chí

Minh từ năm 1996 đến nay có gần khoảng 504 cơ sở bức xạ thuộc y tế và khoảng

900 các thiết bị X quang chẩn đoán hình ảnh như CT Scanner, X quang thường quy,

X quang di động, X quang chụp nha...Thống kê trung bình các năm 2009-2010 [6]

cho thấy có đến 53% phòng X quang tuân thủ theo quy định về kích thước phòng

đã phải được cấp giấy phép. Đặc biệt 100% phòng máy X quang chụp nha không

tuân thủ kích thước phòng theo quy định. Một trong nhiều nguyên nhân của sự việc

này là do nhiều phòng X quang được xây dựng theo tiêu chuẩn cũ, không còn thích

hợp với các thiết bị chẩn đoán X quang hiện đại dạng kỹ thuật số với liều lượng bức

xạ phát ra không cao, các kích thước phòng do nhà sản xuất cung cấp không khớp

với kích thước phòng theo TCVN, ngoài ra tiêu chuẩn kích thước cho mỗi loại X

quang cũng thay đổi nhiều từ năm này qua năm kia mà không có những cơ sở khoa

học rõ ràng kèm theo. Điều đó gây khó khăn cho cơ quan có thẩm quyền trong việc

cấp phép hoạt động cho các cơ sở X quang. Thực tế này đã đặt ra nhu cầu cần phải

tính toán lại diện tích các phòng X quang cho phù hợp với các thiết bị mới sao cho

vừa đảm bảo an toàn bức xạ vừa giảm được chi phí đầu tư cơ sở vật chất. Với nhu

cầu thiết yếu đó việc tính toán bề dày che chắn sao cho đảm bảo an toàn bức xạ, tiết

kiệm chi phí và diện tích cho các phòng X quang chẩn đoán là hết sức cần thiết.

Trong thực tế khi không có điều kiện để đo đạc thực nghiệm thì mô phỏng là

một biện pháp hữu hiệu và có kết quả đáng tin cậy. Chương trình mô phỏng Monte

Carlo MCNP được sử dụng để mô phỏng ống phát tia X và vật liệu che chắn xung

quanh, tính toán suất liều tại các vị trí xung quanh ống phát tia X trong và ngoài

phòng, từ đó đánh giá an toàn bức xạ xung quanh khu vực khảo sát.

Với ý nghĩa trên, luận văn này bao gồm ba chương sau:

Chương 1: Tổng quan, trong chương này trình bày về tổng quan tia X, máy

phát tia X và tổng quan về chương trình MCNP.

Chương 2: An toàn che chắn trong phòng X quang chẩn đoán y tế.

Trình bày về các hiệu ứng sinh học, các tổn thương do bức xạ ion hóa, các giới

hạn liều chiếu xạ, các tiêu chuẩn an toàn bức xạ của thế giới, tiêu chuẩn Việt Nam

TCVN 6561:1999 “An toàn bức xạ ion hóa tại các cơ sở X quang y tế”, tiêu chuẩn

Việt Nam TCVN 6866:2001 “An toàn bức xạ - Giới hạn liều chiếu đối với nhân

viên bức xạ và dân chúng”. Đồng thời cũng trình bày về mục đích và ý nghĩa của

việc che chắn.

Chương 3: Kết quả và thảo luận.

Trình bày việc xây dựng mô hình phòng máy X quang bằng chương trình

MCNP5, chuẩn hóa chương trình bằng kết quả đo đạc thực nghiệm. Ứng dụng

chương trình MCNP5 để tính toán suất liều tại các vị trí xung quanh ống phát tia X

trong và ngoài phòng, từ đó đánh giá an toàn bức xạ xung quanh khu vực khảo sát.

Đồng thời tính toán suất liều khi giảm kích thước phòng, xem xét ảnh hưởng của

tán xạ đến kết quả và thay thế vật liệu để tiết kiệm chi phí xây dựng.

Chương 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về tia X và máy phát tia X.

1.1.1. Tính chất của tia X

Tối ngày 8 tháng 11 năm 1895, sau khi rời phòng thí nghiệm một quãng, sực

nhớ quên chưa ngắt cầu dao điện cao thế dẫn vào ống tia catod, Wilhelm Conrad

Roentgen quay lại phòng và nhận thấy một vệt sáng màu xanh lục trên bàn tuy

phòng tối om. Với đầu óc nhạy bén, đầy kinh nghiệm của một nhà vật lí học, việc

này đã lôi cuốn ông và sau 49 ngày liên tục miệt mài nghiên cứu, ông đã tìm ra tính

chất của thứ tia bí mật mà ông tạm đặt tên là tia X và mang lại cho ông giải Nobel

về vật lý đầu tiên vào năm 1901 [14].

Một số đặc tính của tia X:

Tia X hay tia Roentgen, là bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 0,01

nm đến 10 nm, tương ứng với dãy tần số khoảng từ 30 PHz đến 30 EHz (1PHz =

PHz, 1EHz=10P

PHz) và năng lượng từ 120 eV đến 120 keV. Ta có thể so sánh

10P

bước sóng tia X trong dãy sóng điện từ sau đây:

Hình 1.1. Phổ sóng điện từ.

Tính truyền thẳng và đâm xuyên: là tính chất nổi bật của tia X, tia X truyền

thẳng theo mọi hướng và có khả năng xuyên qua vật chất, qua cơ thể người, nó dễ

dàng đi qua các vật không trong suốt như gỗ, giấy, vải, các mô mềm như thịt, da.

Đối với các mô cứng và kim loại thì nó đi qua khó hơn, kim loại có nguyên tử

lượng càng lớn thì tia X càng khó xuyên qua. Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả

năng đâm xuyên càng mạnh, khi đó ta nói tia X càng cứng. Sự đâm xuyên này càng

dễ dàng khi năng lượng tia càng tăng. Đây là đặc trưng quan trọng trong tạo hình X

quang.

Tính bị hấp thụ: sau khi xuyên qua vật chất thì cường độ chùm tia X bị suy

giảm do một phần năng lượng bị hấp thụ. Đây là cơ sở của các phương pháp chẩn

đoán X quang và liệu pháp X quang. Sự hấp thu này tỉ lệ thuận với:

 Thể tích của vật chất bị chiếu xạ: vật càng lớn thì tia X bị hấp thụ càng

nhiều.

 Bước sóng của chùm tia X: bước sóng càng dài tức là tia X càng mềm thì sẽ

bị hấp thụ càng nhiều.

 Trọng lượng nguyên tử của vật chất: sự hấp thụ tăng theo trọng lượng

nguyên tử của chất bị chiếu xạ.

 Mật độ của vật chất: số nguyên tử trong một thể tích nhất định của vật càng

nhiều thì sự hấp thụ tia X càng tăng.

Tính chất quang học: tia X có những hiện tượng quang học như khúc xạ, phản

xạ, nhiễu xạ và tán xạ.

Tính chất gây phát quang: dưới tác dụng của tia X một số muối trở nên phát

quang như các muối clorua, Na, Ba, Mg, Li,... và có chất trở nên sáng như Tungstat

cadmi, platino-cyanua Bari các chất này được dùng để chế tạo màn huỳnh quang

dùng khi chiếu X quang, tấm tăng quang.

Tính chất hóa học: tính chất hóa học quan trọng nhất của tia X là tác dụng lên

muối Bromua bạc trên phim và giấy ảnh làm cho nó biến thành bạc khi chịu tác

dụng của các chất khử trong thuốc hiện hình. Nhờ tính chất này mà nó cho phép ghi

hình X quang của các bộ phận trong cơ thể lên phim và giấy ảnh.

Tác dụng sinh học: khi truyền qua cơ thể, tia X có những tác dụng sinh học.

Tác dụng này được sử dụng trong điều trị đồng thời nó cũng gây nên những biến

đổi có hại cho cơ thể.

1.1.2. Tương tác của tia X với vật chất

Khi đi qua vật chất, các photon sẽ xuyên qua, tán xạ hoặc bị hấp thụ. Có ba

loại tương tác chính của tia X với vật chất là tán xạ (gồm có tán xạ Rayleigh và tán

xạ Compton), hấp thụ quang điện và tạo cặp. Trong đó tán xạ Rayleigh, tán xạ

Compton và hấp thụ quang điện đóng vai trò quan trọng trong X quang chẩn đoán

và y học hạt nhân [3].

1.1.2.1. Tán xạ Rayleigh

Trong tán xạ Rayleigh (hay tán xạ đàn hồi), các photon tới tương tác và kích

thích nguyên tử. Trong tương tác này, photon tán xạ có cùng năng lượng với photon

tới, electron không được phát ra do đó không xảy ra quá trình ion hóa và góc tán xạ

tăng khi năng lượng tia X giảm.

Tán xạ Rayleigh xảy ra chủ yếu với tia X chẩn đoán năng lượng thấp như

trong chụp nhũ ảnh (15keV đến 30keV). Trong chẩn đoán hình ảnh, tia X tán xạ sẽ

gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng hình ảnh. Tuy nhiên, tương tác này xảy ra với

xác suất thấp trong vùng năng lượng chẩn đoán. Trong mô mềm, tán xạ Rayleigh

chiếm ít hơn 5% tương tác tia X trên 70keV và hầu hết chỉ chiếm 12% tương tác tia

X ở khoảng 30keV.

Hình 1.2. Tán xạ Rayleigh

1.1.2.2. Tán xạ Compton

Tán xạ Compton còn gọi là tán xạ không đàn hồi là hiện tượng photon tán xạ

trên electron của nguyên tử và lệch khỏi hướng đi ban đầu.

Tán xạ Compton là tương tác chủ yếu của tia X trong vùng năng lượng chẩn

đoán với mô mềm. Trong thực tế, tán xạ Compton chiếm ưu thế trong vùng năng

lượng chẩn đoán trên 26 keV. Tương tác này có khả năng xảy ra nhất giữa các

photon và các electron lớp vỏ ngoài. Electron bị đẩy ra từ nguyên tử, photon bị tán

xạ với năng lượng suy giảm.

Như tất cả các tương tác khác, năng lượng và động lượng phải được bảo toàn.

Vì năng lượng liên kết của các electron rất nhỏ nên có thể bỏ qua, do đó năng lượng

của photon tới ER0R bằng tổng năng lượng của photon tán xạ ERscR và năng lượng

electron phát ra ERe-.R

E =E +E sc

(1.1)

Hình 1.3. Tán xạ Compton

Tán xạ Compton dẫn đến sự ion hóa của nguyên tử và sự phân chia năng

lượng photon tới giữa photon tán xạ và electron phát ra. Electron phát ra sẽ mất

động năng của nó qua việc kích thích và ion hóa các nguyên tử trong môi trường vật

chất xung quanh. Photon tán xạ có thể đi trong môi trường mà không xảy ra tương

tác hoặc có thể tiếp tục trải qua các tương tác như tán xạ Compton, tán xạ Rayleigh

và hiệu ứng quang điện.

Năng lượng của photon tán xạ ERscR có thể được tính từ năng lượng photon tới

ER0R và góc của photon tán xạ θ:

E = sc

(1-cosθ)

E 0 511keV

(1.2)

1.1.2.3. Hấp thụ quang điện

Trong hiệu ứng quang điện, các photon va chạm không đàn hồi với các

nguyên tử và trao toàn bộ năng lượng của mình cho electron liên kết của nguyên tử.

Hình 1.4. Hấp thụ quang điện

Động năng của quang electron bị đẩy ra EReR bằng năng lượng photon tới ER0R trừ

năng lượng liên kết của electron quỹ đạo ERbR.

E =E -E 0 b

(1.3)

Để hấp thụ quang điện xảy ra, năng lượng photon tới phải lớn hơn năng lượng

liên kết của electron bị đẩy ra. Sau tương tác quang điện, nguyên tử bị ion hóa, xuất

hiện một lỗ trống bên trong lớp vỏ electron. Lỗ trống này sẽ được lấp đầy bởi một

electron từ lớp vỏ có năng lượng liên kết thấp hơn. Một lỗ trống khác được tạo ra và

sau đó được lấp đầy bởi một electron từ lớp vỏ có năng lượng liên kết thấp hơn. Do

đó, một thác electron từ lớp vỏ ngoài đến lớp vỏ trong xuất hiện. Sự khác biệt trong

năng lượng liên kết là giải phóng cả bức xạ tia X đặc trưng và electron Auger.

Xác suất phát xạ tia X giảm khi số khối của chất hấp thụ giảm và do đó không

thường xuyên xảy ra đối với tương tác photon năng lượng chẩn đoán trong các mô

3 Xác suất hấp thụ quang điện trên một đơn vị khối lượng xấp xỉ bằng ZP

3 P/EP

P với

mềm.

Z là số nguyên tử và E là năng lượng của photon tới. Quá trình quang điện chiếm ưu

thế khi photon năng lượng thấp tương tác với vật liệu có Z lớn.

Lợi ích của sự hấp thụ quang điện trong hình ảnh X quang là không có photon

3 quang điện tỉ lệ thuận với 1/EP

P, một phần do độ tương phản hình ảnh giảm khi năng

thứ cấp bổ sung làm giảm chất lượng hình ảnh. Thực tế, xác suất của sự hấp thụ

lượng tia X cao được sử dụng trong quá trình chụp ảnh.

1.1.2.4. Quá trình tạo cặp

Quá trình tạo cặp chỉ xảy ra khi năng lượng tia X vượt quá 1,022 MeV. Trong

quá trình tạo cặp, một tia X tương tác với điện trường của hạt nhân của nguyên tử.

Năng lượng của photon được truyền sang cặp elelctron và positron. Electron và

positron di chuyển và mất động năng thông qua quá trình kích thích và ion hóa.

Quá trình tạo cặp ít xuất hiện trong chẩn đoán hình ảnh vì nó cần năng lượng

cực lớn để xảy ra. Trong thực tế, quá trình tạo cặp không đáng kể nếu năng lượng

photon tới không vượt quá 1,022 MeV.

Hình 1.5. Quá trình tạo cặp

1.1.2.5. Hệ số hấp thụ tuyến tính

Xét một chùm tia X đơn sắc, chuẩn trực có cường độ IR0R, khi đi qua một lớp vật

chất có bề dày x(cm), sự suy giảm cường độ của chùm tia sau khi đi qua vật chất I

µ− x

tuân theo định luật suy giảm:

0eI

-1

(1.4)

P) là hệ số hấp thụ tuyến tính.

Với µ (cmP

Hệ số hấp thụ tuyến tính toàn phần µ của vật chất là tổng của các hệ số hấp thụ

μ=μ

+μ

ứng với các quá trình riêng lẻ:

Rayleigh

photoelectric effect

Compton scatter

pair production

(1.5)

Trong vùng năng lượng chẩn đoán, hệ số hấp thụ tuyến tính giảm khi năng

-1

lượng tăng, ngoại trừ tại các cạnh hấp thụ. Hệ số hấp thụ tuyến tính cho vùng mô

P đối với vùng năng lượng photon từ 30 đến 100 keV.

mềm từ ~0,35 đến ~0,16 cmP

Ý nghĩa: hệ số hấp thụ tuyến tính mô tả sự dịch chuyển của bức xạ photon qua

môi trường khi không chú ý đến các photon tán xạ, nó phụ thuộc vào tính chất của

môi trường và năng lượng của lượng tử gamma.

1.1.2.6. Hệ số hấp thụ khối

Hệ số hấp thụ tuyến tính tỉ lệ với mật độ ρ của môi trường vật chất. Nghĩa là

hệ số hấp thụ tuyến tính đối với cùng một vật liệu khác nhau nếu mật độ môi trường

khác nhau. Để tránh sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ tuyến tính vào mật độ vật chất,

người ta sử dụng hệ số hấp thụ khối µRmR:

μ = m

μ ρ

2 Đơn vị tính của hệ số hấp thụ khối là cmP

P/g. Bề dày lớp vật chất hấp thụ được tính

2 bằng đơn vị g/cmP

(1.6)

Nếu vật chất chịu tương tác là một hỗn hợp gồm nhiều chất thì hệ số hấp thụ

khối toàn phần µ/ρ phải là một tổ hợp của các hệ số hấp thụ khối của các thành phần

hỗn hợp đó:

ω + 2

ω +... 3

μ ρ

μ 1 = ω + ρ 1

(1.7)

2ω ,

1ω ,

3ω là tỉ lệ phần trăm theo trọng lượng của các chất trong hỗn hợp.

Trong đó

Hình 1.6 minh họa sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ khối theo năng lượng đối

với mô mềm.

Hình 1.6. Hệ số hấp thụ khối đối với mô mềm

Ý nghĩa: Hệ số hấp thụ khối là tỉ lệ của hệ số hấp thụ tuyến tính với mật độ vật

chất ρ. Đây là đại lượng cơ bản hơn hệ số hấp thụ tuyến tính vì có thể áp dụng cho

bất kỳ dạng nào của chất hấp thụ: rắn, lỏng, khí.

1.1.2.7. Bề dày hấp thụ một nửa

Bề dày hấp thụ một nửa (HVL) là bề dày của vật liệu bất kỳ mà khi bức xạ tới

truyền qua cường độ của nó bị giảm đi một nửa. Bề dày một nửa của chùm tia là

một phép đo gián tiếp năng lượng của chùm photon trong điều kiện hình học của

chùm tia hẹp.

Giống như các hệ số hấp thụ, nó phụ thuộc vào năng lượng photon. Khi năng

lượng của chùm photon tới tăng thì bề dày một nửa của vật liệu cũng tăng.

HVL=

Bề dày hấp thụ một nửa tỉ lệ nghịch với hệ số suy giảm:

0,693 μ

(1.8)

Giá trị bề dày hấp thụ một nửa thường được sử dụng trong chụp X quang vì dễ

dàng để nhớ các giá trị và thực hiện các phép tính đơn giản. Trong việc tính toán

che chắn, có thể thấy rằng khi biết bề dày hấp thụ một nửa (HVL) ta có thể nhanh

chóng xác định được bao nhiêu vật liệu là cần thiết để giảm cường độ bức xạ xuống

dưới 1%. Tuy nhiên,việc tính toán che chắn còn phụ thuộc vào khoảng cách từ ống

phát tia X đến vị trí rào cản. Còn phương pháp này chỉ chính xác khi biết cường độ

bức xạ ngay phía trước và sau rào cản. Hình 1.7 minh họa sự suy giảm năng lượng

bức xạ khi truyền qua các lớp hấp thụ một nửa.

Hình 1.7. Sự suy giảm năng lượng bức xạ khi truyền qua các lớp hấp thụ một nửa

1.1.3. Ứng dụng của tia X trong y học

Từ khi Wilhelm Conrad Roentgen [14] phát hiện ra tia X có thể chẩn đoán cấu

trúc xương, tia X được phát triển để sử dụng cho chụp hình y tế. Khoa X quang là

một lĩnh vực chuyên biệt trong y tế sử dụng ảnh tia X và các kĩ thuật khác để chẩn

đoán bệnh bằng hình ảnh nên còn được gọi là khoa chẩn đoán hình ảnh.

Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng trong việc xác định bệnh lý về xương,

nhưng cũng có thể giúp ích tìm ra các bệnh về phần mềm. Một vài ví dụ như khảo

sát ngực, có thể dùng để chẩn đoán bệnh về phổi như là viêm phổi, ung thư phổi hay

phù nề phổi, và khảo sát vùng bụng, có thể phát hiện ra tắc ruột (tắc thực quản), tràn

khí (từ thủng ruột), tràn dịch (trong khoang bụng). Trong vài trường hợp, sử dụng X

quang còn gây tranh cãi, như là sỏi mật (ít khi cản quang) hay sỏi thận (thường thấy

nhưng không phải luôn luôn). Hơn nữa, các tư thế chụp X quang truyền thống ít sử

dụng trong việc tạo hình các phần mềm như não hay cơ. Việc tạo hình cho phần

mềm được thay thế bằng kĩ thuật chụp cắt lớp vi tính CAT (computed axial

tomography), tạo hình bằng chụp cộng hưởng từ (MRI) hay siêu âm.

Tia X còn được sử dụng trong kỹ thuật soi trực tiếp "thời gian thực", như thăm

khám thành mạch máu hay nghiên cứu độ cản quang của các tạng rỗng nội tạng

(chất lỏng cản quang trong các quai ruột lớn hay nhỏ) bằng cách sử dụng máy chiếu

huỳnh quang. Hình ảnh giải phẫu mạch máu cũng như các can thiệp y tế qua hệ

thống động mạch đều dựa vào các máy soi X quang để định vị các thương tổn tiềm

tàng và có thể chữa trị.

Xạ trị tia X, là một can thiệp y tế, hiện nay dùng chuyên biệt cho ung thư,

dùng các tia X có năng lượng lớn.

1.1.4. Phân loại máy X quang

Căn cứ vào nguyên lý, cấu tạo máy X quang, người ta chia máy thành 3 loại

[13]:

- Máy X quang thường quy: Điện áp cấp cho bộ phận cao thế có tần số hoạt

động 50/60 Hz.

- Máy X quang cao tần: Điện áp cấp cho bộ phận cao thế có tần số hoạt động

từ 20 kHz đến 100 kHz.

- Máy X quang dùng tụ: Năng lượng cung cấp cho bộ phận cao thế được lấy từ

tụ điện cao thế.

Trong khuôn khổ của luận văn này, chúng tôi khảo sát một máy X quang

thường quy ở bệnh viện Nguyễn Trãi thành phố Hồ Chí Minh.

1.1.5. Cấu tạo của ống phát tia X

1.1.5.1. Âm cực (Cathode)

Cathode là nguồn cung cấp electron để tạo ra chùm tia X. Cathode gồm cuộn

dây tóc được bao quanh bởi chén hội tụ. Dòng electron phát xạ từ tim đèn sợi đốt

trong cuộn dây tóc, được định hướng bởi chén hội tụ và gia tốc đến đúng bia dương

cực để sinh ra tia X.

Hình 1.8. Cấu tạo ống phát tia X [4]

Cuộn dây tóc (Filament): Phần lớn trong các ống phát tia X, cuộn dây tóc là hệ

hai tim đèn sợi đốt dạng lò xo có chiều dài khác nhau nằm song song trong chén hội

tụ (Hình 1.9). Cuộn dây tóc thường dài 7-15 mm, rộng 1-2 mm, dày 0,1-0,2 mm [8].

0 chuyên sử dụng làm sợi đốt do nhiệt độ nóng chảy cao 3370P

PC, dòng nung cỡ 10V-

Vật liệu sợi đốt thường là hợp kim Vonfram và Thorium. Vonfram là kim loại

7A. Nguyên tố Thorium thường được bổ sung vào sợi đốt Vonfram để tăng cường

hiệu suất phát xạ electron và tăng tuổi thọ sợi đốt. Dòng electron sinh ra được gia

tốc bằng nguồn cao thế cỡ 20-80 kVp và được định hướng bởi chén hội tụ.

Hình 1.9. Cấu tạo cathode trong ống phát tia X

Chén hội tụ (Focusing cup): Chén hội tụ được làm bằng nikel bọc bên ngoài

sợi đốt có tác dụng nắn chỉnh và thu gọn dòng electron phát xạ.

1.1.5.2. Dương cực (Anode)

Dương cực là một bia hứng electron bằng kim loại có cấu trúc cứng và có mật

độ phân tử cao, mang điện thế dương tương ứng với điện thế âm cực. Khi chùm

electron đập vào anode, hơn 99% năng lượng của chùm electron được chuyển hóa

thành nhiệt, chỉ dưới 1% năng lượng của chúng chuyển hóa thành tia X. Vì vậy,

dương cực phải có khả năng chịu nhiệt cao. Tuy nhiên, dương cực cũng bị hao mòn

theo thời gian và chỉ có thể chịu được va chạm ở nhiệt độ nhất định nên cần điều

chỉnh hợp lý công suất phát tia X để đảm bảo an toàn và tuổi thọ dương cực.

Một số vật liệu được sử dụng làm dương cực như Vonfram (W, Z=74),

Molybdenum (Mo, Z=42) hoặc Rhodinum (Rh, Z=45). Trong đó, Vonfram thường

được sử dụng làm anode vì nhiệt độ nóng chảy cao và nguyên tử khối lớn cho tỉ lệ

bức xạ hãm cao. Anode Vonfram có thể xử lý nhiệt mà không làm nứt hay rỗ bề

mặt. Một hợp kim gồm 10% Rhenium và 90% Vonfram cung cấp thêm khả năng

chống thương tổn bề mặt. Trong X quang chụp nhũ ảnh, cần nhiều bức xạ tia X đặc

trưng nên thích hợp hơn với dương cực làm bằng các nguyên tố có khối lượng

nguyên tử nhẹ.

Anode có hai cấu hình là anode tĩnh và anode quay.

- Kiểu đơn giản nhất là anode tĩnh bao gồm tungsten chèn trên một khối

đồng. Đồng sẽ hỗ trợ và tải nhiệt từ bia tungsten. Tuy nhiên, diện tích tiếp xúc bia

nhỏ nên giới hạn tốc độ tản nhiệt, do đó hạn chế dòng tối đa của ống và thông lượng

tia X. Một số đơn vị X quang nha khoa sử dụng ống phát tia X có anode tĩnh.

- Trong cấu trúc ống phát tia X hiện đại, dương cực có cấu tạo dạng đĩa tròn

và quay được với tốc độ hàng nghìn vòng mỗi phút khác với vị trí cố định của

anode tĩnh. Chuyển động của dương cực yêu cầu một động cơ quay dương cực bằng

cảm ứng điện từ. Mặc dù cấu trúc ống phát sẽ phức tạp hơn nhưng ống phát tia X

với dương cực quay vẫn được áp dụng trong hầu hết trong các thiết bị X quang chẩn

đoán bởi nhiều ưu điểm: tăng tuổi thọ dương cực, tản nhiệt tốt hơn và hiệu suất bức

xạ tia X tốt hơn.

Hình 1.10. Hình dạng của anode xoay

Dương cực được thiết kế dạng đĩa vát một góc θ có tác dụng hướng tia X ló ra

phía biên của ống phát. Đường phân giác của góc vát phải nằm trong vùng tia X ló.

Tùy vào mục đích sử dụng mà ta thiết kế và lựa chọn góc vát dương cực phù hợp.

Góc vát càng nhỏ thì độ phân giải không gian càng lớn nhưng lại làm giảm diện tích

0 Dương cực với góc vát nhỏ (7-9P

P) thích hợp hơn với các thiết bị thu nhận cỡ nhỏ

vùng tiêu điểm hiệu dụng và diện tích bao phủ của vùng tia X phát xạ (hình 1.11).

như máy chụp X quang động mạch, chụp dây thần kinh… Các máy X quang thường

0 (12 - 16P

P).

quy thông dụng yêu cầu vùng chụp lớn thì thường dùng dương cực có góc vát lớn

Hình 1.11. Diện tích bao phủ của vùng tia X và diện tích vùng tiêu điểm hiệu dụng

thay đổi theo góc vát

1.1.5.3. Động cơ quay cảm ứng điện từ

Động cơ quay cảm ứng có ba bộ phận chính bao gồm rotor, stator và vòng bi.

Tổ hợp rotor, vòng bi và dương cực đặt bên trong lồng thủy tinh, stator đặt bên

ngoài. Chuyển động quay này được thực hiện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

Vòng bi có tác dụng giảm ma sát và đảm bảo ổn định quá trình quay của rotor. Tốc

độ quay của rotor thường khoảng 3000 vòng/phút (chậm) đến 10000 vòng/phút

(nhanh). Tốc độ nhanh hay chậm tùy thuộc vào tần số nguồn cấp là một pha (50-60

Hz) hay là ba pha (170-180 Hz). Ống phát tia X được thiết kế sao cho ống sẽ không

phát tia cho đến khi dương cực đạt tốc độ quay cần thiết, do đó độ lệch 1-2s giữa 2

thời điểm bấm nút và phát tia.

Vòng bi trong rotor và chân trung gian rotor-anode là hai bộ phận quan trọng

và dễ gây hỏng hóc cho ống phát nhất. Chân trung gian rotor-anode cần đảm bảo ít

truyền nhiệt nhất từ dương cực tới vòng bi. Do đó, có hai yêu cầu đối với vật liệu

chế tạo các chi tiết này: môi trường làm việc là chân không; vật liệu không nhạy

nhiệt, không biến dạng theo nhiệt. Molybdenum là vật liệu lý tưởng nhất để làm

0 tuyến tính do nhiệt thấp (4,8E-6/P

PC), truyền nhiệt kém.

vòng bi và chân trung gian rotor-anode do có độ cứng cao (1500 HB), hệ số giãn nở

1.1.5.4. Vỏ ống chân không, dung dịch dầu, khoang chứa và các bộ phận

khác

Vỏ ống chân không thường được làm bằng thủy tinh với rotor, anode và

cathode nằm trong một môi trường gần như chân không. Môi trường chân không có

tác dụng làm giảm đi hầu hết các va chạm của không khí với electron được phát xạ

và các linh kiện khác trong không gian ống, đồng thời ngăn cản quá trình oxy hóa

của các linh kiện đặc biệt là dây tóc.

Khối ống phát được đặt trong khoang chứa kim loại với dung dịch dầu. Hộp

chứa được tiếp mát với đất để ngăn electron chuyển động trong không gian chứa

dầu. Dầu vừa có tác dụng cách ly hộp chứa với nguồn cao thế vừa giải nhiệt sinh ra

do quá trình phát tia X. Buồng chứa dầu được bổ sung một hệ co giãn đảm bảo áp

suất dầu không tăng khi dầu nở vì nhiệt.

Một số bộ phận khác được bổ sung trong cấu trúc tổ hợp ống phát nhằm phục

vụ một số nhiệm vụ riêng khác: cảm biến nhiệt được dùng để dừng hoạt động của

ống phát khi nhiệt độ dầu và buồng chứa vượt ngưỡng cho phép; lớp chì bọc ngoài

khoang chứa nhằm hấp thụ tia ló bất thường bao gồm tia X chệch hướng từ dương

cực và tia X sinh ra khi electron thứ cấp va chạm với các linh kiện kim loại khác

trong ống phát; cửa ló tia có thêm lớp lọc tia X mềm bằng nhôm độ dày phổ biến cỡ

1mm mặc dù bản thân các vật liệu trên phương của tia ló như thủy tinh, dầu đã có

tác dụng tương đương lớp lọc nhôm 0,5-1 mm; hai lối vào độc lập của hai nguồn

cao áp cho âm cực và dương cực.

1.1.6. Nguyên lý hoạt động ống phát tia X

Tia X được sinh ra từ sự thay đổi quỹ đạo của electron khi nó đang chuyển

động có gia tốc đến gần hạt nhân, khi quỹ đạo của electron thay đổi một phần động

năng của electron sẽ bị mất đi và chính phần năng lượng này chuyển thành bức xạ

điện từ phát ra tia X.

Âm cực mang điện thế âm phát ra electron tự do dựa trên nguyên lý phát xạ

nhiệt. Khi dòng nung qua sợi đốt, electron được phát xạ từ bề mặt sợi đốt. Dòng

nung ảnh hưởng đến nhiệt độ và tốc độ phát xạ electron. Khi không có hiệu điện

thế nào giữa âm cực và dương cực, một đám mây electron tích tụ xung quanh sợi

đốt. Cấp nguồn cao thế cho cả âm cực và dương cực, âm cực cần một hiệu điện thế

đủ lớn (khoảng 10 kV) để gia tốc đám mây electron và dương cực cần một hiệu

điện thế tương tự để hút các electron. Chùm electron chuyển động từ âm cực về

dương cực tạo ra một dòng điện dịch, gọi là dòng của ống [4].

Đám mây electron thường chỉ tồn tại khi điện thế nguồn thấp hơn 40 kV, khi

đó chỉ có một phần nhỏ lượng electron trên ngay lập tức được gia tốc đến dương

cực. Lượng electron đến dương cực tùy thuộc vào một giới hạn điện tích không

gian nhất định. Điều đó có nghĩa là dòng của ống đã đạt đến tới hạn, sẽ không tăng

khi ta tiếp tục tăng dòng nung. Với nguồn cao thế cho ống phát lớn hơn 40 kV gần

như toàn bộ electron sẽ được gia tốc đến dương cực và không còn tồn tại giới hạn

điện tích không gian và dòng ống tiếp tục tăng khi tăng nguồn cao thế. Như thế,

với cùng một nguồn cao thế xác định (lớn hơn 40 kV), dòng ống biến thiên phụ

thuộc vào dòng nung theo một hàm xác định. Mối liên hệ giữa dòng nung, nguồn

cao thế ống phát và dòng của ống được minh họa bởi đồ thị dưới đây:

Hình 1.12. Mối quan hệ giữa dòng nung, nguồn cao thế ống phát và dòng của ống

Ngoài ra, dòng electron phát xạ cần được định hình và định hướng chính xác

đến dương cực. Khi đó, chén hội tụ với có hiệu điện thế khoảng 100V được bọc bên

ngoài sợi đốt có tác dụng nắn chỉnh, thu gọn dòng electron khi phát xạ, xác định

mức độ tập trung và kích thước của vùng tiêu điểm. Mỗi âm cực thường có hai sợi

đốt có kích thước và dòng khác nhau để lựa chọn vùng tiêu điểm lớn hoặc nhỏ. Bề

rộng của rãnh chén hội tụ sẽ xác định bề rộng của tiêu điểm và chiều dài của dây tóc

sẽ xác định chiều dài của tiêu điểm.

1.1.7. Các thông số kỹ thuật

1.1.7.1. Kilovolt (kVp)

Thông số kilovolt là điện áp cao thế giữa anode và cathode, đặc trưng cho khả

năng xuyên thấu của tia X (hay còn gọi là độ cứng của tia X). Điện áp càng cao thì

khả năng xuyên thấu càng lớn, tia X dễ dàng đi qua vật thể dày, tia X sinh ra được

gọi là tia X cứng. Ngược lại, điện áp thấp, tia X sinh ra là tia X mềm chỉ có thể đi

qua các vật thể có độ dày mỏng. Ứng dụng tính chất này, khi chụp những bộ phận

trong cơ thể có chiều dày khác nhau cần thay đổi kVp. Giá trị kVp được thay đổi

tùy theo yêu cầu sử dụng [13].

1.1.7.2. Milliamperes (mA)

Milliamperes là dòng điện qua anode và cathode, đặc trưng cho lượng tia phát

ra, milliamperes càng cao thì lượng tia phát ra càng nhiều và ngược lại.

1.1.7.3. Seconds (s)

Seconds là thời gian phát tia, thời gian càng dài thì lượng tia X đến vật thể

càng nhiều và ngược lại.

1.1.7.4. Milliamperes seconds (mAs)

Milliamperes seconds đặc trưng cho mật độ tia tại vị trí vật thể. Tác dụng của

tia X lên vật thể là không đổi khi tích số cường độ dòng điện và thời gian qua bóng

là một hằng số.

mAs = mA x s

1.2. Tổng quan về chương trình MCNP

1.2.1. Lịch sử của chương trình MCNP

Phương pháp Monte Carlo đã được áp dụng rộng rãi trong việc mô phỏng các

cấu trúc phức tạp nhằm giải các bài toán tương tác trong vật lý hạt nhân. Hiện nay

đã có một số chương trình máy tính dựa trên cơ sở phương pháp Monte Carlo dùng

để mô phỏng quá trình hạt và bức xạ truyền qua môi trường vật chất và đang được

sử dụng phổ biến là MCNP, CYLTRAN, DETEFF, GEANT, GESPECOR...

MCNP là phần mềm vận chuyển bức xạ đa năng dựa trên phương pháp

Monte-Carlo đã được xây dựng ở phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, Mỹ. Đây

là một công cụ tính toán rất mạnh, có thể mô phỏng số vận chuyển neutron, photon

và electron, giải các bài toán vận chuyển bức xạ 3 chiều phụ thuộc thời gian năng

-11

lượng liên tục trong các lĩnh vực từ thiết kế lò phản ứng đến bảo vệ bức xạ và vật lý

PMeV đến 20 MeV và các miền năng

học trong miền năng lượng neutron từ 10P

lượng photon và electron từ 1 keV đến 1000 MeV [11].

MCNP sử dụng các thư viện dữ liệu của các quá trình hạt nhân, các quy luật

phân bố thống kê, số ngẫu nhiên ghi lại các sự kiện của một hạt trong suốt quá trình

kể từ khi phát ra từ nguồn đến hết thời gian sống của nó.

Chương trình MCNP4C2 trải qua nhiều giai đoạn phát triển trong hơn 50 năm

qua và hiện nay đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học hạt nhân

như tính toán che chắn, đánh giá an toàn, thiết kế detector, thăm dò dầu khí, y học

hạt nhân...Trải qua mỗi giai đoạn chương trình được bổ sung và hoàn thiện hơn. Cụ

thể:

Năm 1947, chương trình đầu tiên ra đời được mô tả trong bức thư của John

von Neumann gửi Richmyer. Chương trình gồm 19 bước và các đoạn chương trình

viết bằng ngôn ngữ máy (ngôn ngữ nhị phân tự nhiên biểu hiện bằng các số 0, 1) và

mỗi đoạn chương trình chỉ giải quyết một bài toán cụ thể [10].

Năm 1963, chương trình MCS có nhiều ứng dụng được tích hợp và có thể giải

quyết bài toán ở mức độ vừa phải.

Năm 1965, chương trình MCN giải quyết được bài toán tương tác của neutron

với vật chất trong không gian ba chiều, dữ liệu vật lý được lưu trữ riêng và thư viện

số liệu phong phú hơn.

Năm 1973, chương trình MCN kết hợp với chương trình MCG (chương trình

Monte Carlo gamma xử lý các photon năng lượng cao) để tạo ra MCNG – chương

trình ghép cặp neutron-gamma.

Năm 1977, chương trình MCNG kết hợp với chương trình MCP (chương trình

Monte-Carlo photon với xử lý vật lý chi tiết đến năng lượng 1keV) để tạo thành

chương trình MCNP viết tắt của “Monte Carlo Neutron Photon” và hiện nay là

“Monte Carlo N-Particle”. Ở đây hạt N có thể là neutron, photon hoặc electron.

Kể từ đó cứ mỗi hai hoặc ba năm một phiên bản mới được phát hành, tận dụng

những ưu thế về cấu trúc máy tính ngày càng cao, những cải thiện về phương pháp

Monte Carlo và các mô hình vật lý chính xác hơn.

MCNP3 được viết lại hoàn toàn và công bố năm 1983 là phiên bản đầu tiên

được phân phối quốc tế. Các phiên bản tiếp theo MCNP3A và 3B lần lượt được ra

đời tại phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos trong suốt thập niên 1980.

MCNP4 được công bố năm 1990 cho phép việc mô phỏng được thực hiện trên

các cấu trúc của máy tính song song. MCNP4 cũng đã bổ sung vận chuyển electron.

MCNP4A được công bố năm 1993 với các điểm nổi bật là phân tích thống kê

được nâng cao, nhiều tải đặt bộ xử lý được phân phối để chạy song song trên cụm

các trạm (workstation).

MCNP4B được công bố năm 1997 với việc tăng cường các quá trình vật lý

của photon và đưa vào các toán tử vi phân nhiễu loạn.

MCNP4C được công bố năm 2000 với các tính năng của electron được cập

nhật, xử lý cộng hưởng không phân giải.

MCNP4C2 có bổ sung thêm các đặc trưng mới như hiệu ứng quang hạt nhân

và các cải tiến của sổ trọng số được công bố năm 2001.

MCNP5 được công bố năm 2003 cùng với việc cập nhật các quá trình tương

tác mới chẳng hạn như các hiện tượng va chạm quang hạt nhân, hiệu ứng giãn nở

Doppler.

Ngoài ra còn có thêm phiên bản MCNPX với các mức năng lượng và chủng

loại hạt được mở rộng.

Hiện nay có khoảng 250 người sử dụng tích cực MCNP ở Los Alamos. Trên

thế giới, có khoảng 3000 người sử dụng tích cực ở khoảng 200 thiết bị. Trong vài

năm gần đây, các tính toán bằng phần mềm mô phỏng MCNP được triển khai ở

trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, Viện Nghiên cứu

Hạt nhân Đà Lạt, Trung tâm Nghiên cứu & Triển khai Công nghệ Bức xạ Thành

phố Hồ Chí Minh, Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân Hà Nội, Viện Năng lượng

Nguyên tử Việt Nam...chủ yếu là trong các tính toán tới hạn lò phản ứng và các

phân bố liều bức xạ.

1.2.2. Cấu trúc của chương trình MCNP

MCNP được viết trên nền tảng ngôn ngữ lập trình ANSI-Standard Fortran 90.

Các thủ tục chính trong MCNP gồm có [5]:

IMCN khởi động

- Đọc input file (INP) và lấy kích thước.

- Khởi tạo kích thước của các biến.

- Đọc lại input file lần nữa để lấy các thông số.

- Khởi động thủ tục cho nguồn phát (source).

- Khởi động thủ tục cho tally.

- Khởi động thủ tục cho vật liệu (material) và các file dữ liệu.

- Tính thể tích và diện tích của cell.

PLOT đồ họa hình học

XACT tính toán tiết diện

- Đọc các thư viện.

- Loại bỏ các dữ liệu neutron nằm ngoài khoảng năng lượng khảo sát trong

bài toán.

- Đưa vào giãn nở Doppler và tính toán tiết diện toàn phần tương ứng trong

trường hợp nhiệt độ trong bài toán cao hơn nhiệt độ của số liệu trong thư viện.

- Truy xuất các thư viện multigroup.

- Truy xuất các thư viện electron, tính toán các quãng chạy, tán xạ, phân bố

góc...

MCRUN chạy chương trình

- Phát hạt từ nguồn.

- Tìm khoảng cách đến biên để vào cell kế tiếp.

- Tìm tiết diện toàn phần của neutron, tán xạ neutron có khả năng tạo

photon.

- Tìm tiết diện toàn phần của photon, tán xạ photon có khả năng tạo

electron.

- Sử dụng xấp xỉ bremsstrahlung (TTB) trong trường hợp không khảo sát

electron.

- Tính vết của hạt.

- Sử dụng các tán xạ multigroup nếu được chọn.

- Tính toán các tally detector hoặc DXTRAN.

- Tính toán các tally mặt, cell hoặc độ cao xung.

Phần quan trọng để có một chương trình MCNP chính là input file có chứa các

thông tin cần thiết của bài toán như các thông số như cấu hình hệ đo, thời gian gieo

hạt, số hạt cần gieo, các thông số chính xác của nguồn được khai báo. Qua các

thông số nhận được MCNP sử dụng thư viện số liệu hạt nhân và các quá trình tính

toán, gieo số ngẫu nhiên tuân theo quy luật phân bố, ghi lại sự kiện lịch sử phát ra

từ nguồn cho đến hết thời gian sống của nó.

Cấu trúc của một input file cho MCNP như sau:

Tiêu đề (Title card): nếu cần.

Định nghĩa các ô mạng (Cell cards).

………………………..

Dòng trống.

Định nghĩa các mặt (Surface cards).

………………………..

Dòng trống.

Các dữ liệu (Data cards).

………………………

Một file input có 3 phần chính: cell cards, surface cards và data cards.

1.2.2.1. Cell cards.

MCNP có khả năng mô tả hình học ba chiều bất kỳ. Hình học của vật chất

được tạo thành từ nhiều cell, mỗi cell là sự kết hợp của một hay nhiều mặt thông

qua các toán tử Boolean: toán tử giao (ký tự trắng), toán tử hợp (dấu “:”) và toán tử

bù (dấu “#”). Một cell có thể được lấp đầy bằng vật chất hay chân không.

Cell được định nghĩa trên cell cards theo cấu trúc sau:

j m d geom params

Trong đó:

j: chỉ số cell.

m: chỉ số vật chất trong cell, m=0 là cell trống.

3 nếu lấy giá trị mật độ nguyên tử [nguyên tử/cmP

P] và d mang giá trị âm nếu lấy giá

3 trị mật độ khối [g/cmP

P].

d: mật độ vật chất tạo nên cell (để trống nếu là cell trống, d mang giá trị dương

geom: phần mô tả hình học của cell.

params: các thông số hình học khác nếu cần.

1.2.2.2. Surface cards

MCNP xử lý các hình học trong tọa độ Descartes. Mỗi mặt chia không gian

thành 2 vùng với các giá trị dương và âm tương ứng. Trong MCNP, vùng không

gian được xác định bởi chỉ số dấu của mặt. Dấu “-” chỉ vùng không gian bên chiều

âm của mặt, dấu “+” chỉ vùng không gian bên chiều dương của mặt.

Cú pháp của một mặt như sau:

j n a list

Trong đó:

j: chỉ số mặt, 1≤j≤99999.

n: Bỏ quả hoặc bằng 0 khi không có dịch chuyển tọa độ.

a: ký hiệu loại mặt.

list: các tham số định nghĩa mặt.

1.2.2.3. Data cards

Trong MCNP, data cards dùng để định nghĩa loại hạt tới, vật liệu, nguồn, tally

và số hạt gieo.

 Loại hạt tới: phần này mô tả hạt phát ra tử nguồn mà ta muốn xét.

Cú pháp: mode x

Trong đó, x là loại hạt, x có thể là n(neutron) hay p(photon) hay e(electron)

hay có thể là hai trong ba loại hạt này.

 Mô tả vật liệu: phần này trình bày, mô tả tất cả các vật liệu trong cell.

Cú pháp: mi ZZZAAA.nnX fraction

Trong đó i là chỉ số vật liệu, ZZZ là số hiệu nguyên tử, AAA là số khối, nn là

tiết diện tương tác, X là thư viện dữ liệu, fraction là tỷ lệ số nguyên tử hay tỷ lệ

trọng lượng của vật liệu.

Nếu phía trước là dấu “-” thì đó là tỷ lệ trọng lượng, nếu phía trước là dấu “+”

thì đó là tỷ lệ nguyên tử.

 Mô tả nguồn:

Cú pháp: sdef các biến nguồn

Các biến nguồn bao gồm:

POS=x y z: vị trí nguồn.

EGR: năng lượng nguồn.

CEL: cell của nguồn.

PAR = n: loại hạt, n=1: neutron, n=2: photon, n=3: electron

 Tally cards: tally cards được sử dụng để tính toán các giá trị người sử dụng

muốn thu được từ phương pháp Monte Carlo.

MCNP cung cấp 7 loại Tally tính toán cho neutron, 6 loại Tally tính toán cho

photon và 4 loại Tally tính toán cho electron. Bảng 1.1 trình bày các loại Tally dùng

trong MCNP.

Bảng 1.1. Các Tally dùng để tính toán

Ký hiệu Tally Mô tả Đơn vị

Dòng phân tích trên bề mặt. Hạt F1:N hoặc F1:P hoặc F1:E

2 Hạt/cmP

F2:N hoặc F2:P hoặc F2:E Thông lượng mặt trung bình

2 Hạt/cmP

F4:N hoặc F4:P hoặc F4:E Thông lượng cell trung bình

Thông lượng điểm hay đầu dò F5:N hoặc F5:P

F6:N hoặc F6:N,P hoặc F6:P Năng lượng trung bình để lại trong cell MeV/g

F7:N Năng lượng mất mát trong phân hạch MeV/g

F8:P hoặc F8:E hoặc F8:P,E Phân bố tạo xung trong đầu dò Xung

1.2.3. Độ chính xác của kết quả và các nhân tố ảnh hưởng

Độ chính xác của các kết quả trong MCNP có thể được đánh giá trên hai khía

cạnh: độ chính xác về mặt thống kê (precision) và độ chính xác về mặt hệ thống

(accuracy).

Độ chính xác về mặt thống kê được đặc trưng bởi sai số tương đối (relative

error) của kết quả, được tạo nên bởi sự thăng giáng thống kê (statistical fluctuation)

trong việc ghi nhận kết quả của từng hạt.

Ngược lại, độ chính xác của hệ thống được đặc trưng bởi sai số hệ thống

(systematic error) được đánh giá dựa trên sự sai lệch giữa kết quả ước lượng được

(estimated value) so với giá trị thực sự (true value) của nó. Đây là một đại lượng rất

quan trọng, nhưng hầu như khó có thể xác định được đại lượng này trong thực tế.

Một số nhân tố ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả về mặt thống kê lẫn

hệ thống:

Về mặt thống kê:

Phương thức tính toán: đối với những bài toán có nguồn phân bố trong -

một không gian rộng lớn hoặc tally ghi nhận trong một không gian nhỏ, việc mô

phỏng kết hợp sẽ cho kết quả thống kê tốt hơn là mô phỏng một cách bình thường.

- Loại tally: việc lựa chọn loại tally có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của

kết quả.

- Kĩ thuật giảm phương sai.

- Số lịch sử hạt.

Về mặt hệ thống:

- Mô hình vật lý, tương tác, thư viện tiết diện...

- Mô tả hình học (mô tả không chính xác cấu hình, vật liệu, phân bố góc

của nguồn,...).

- Lỗi của người dùng (sử dụng sai các option, sử dụng chương trình không

đúng....).

Chương 2. AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X-QUANG

CHẨN ĐOÁN Y TẾ

2.1. Nhu cầu che chắn của phòng X quang

Máy X quang trong y tế là loại thiết bị không thể thiếu được trong việc chẩn

đoán và điều trị bệnh, nó được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên khắp cả nước, bất

cứ bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương. Thiết bị này có thể giúp

cho bác sĩ chẩn đoán bệnh một cách dễ dàng, chính xác và nhanh chóng.

Máy X quang trong chẩn đoán y khoa là loại thiết bị bức xạ mang tính nguy

hiểm, tuy thấp hơn so với nguồn phóng xạ, nhưng mức độ ảnh hưởng cũng không

phải nhỏ đối với cộng đồng.

Cán bộ y tế thường xuyên tiếp xúc với môi trường bức xạ ion hóa có thể bị

hấp thụ một lượng liều bức xạ lớn. Bức xạ rất nguy hiểm vì nó không màu, không

mùi và chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường được, những biểu hiện cụ thể

từ việc ảnh hưởng bức xạ như: vô sinh, suy giảm bạch cầu, sùi tay, ung thư hoặc

nhẹ thì mẫn cảm dị ứng,.... Đồng thời, hiểm họa X quang còn tác động lên cộng

đồng dân cư rất lớn do chính nhu cầu khám và chữa bệnh của người dân.

Hiện nay, không chỉ ở các tỉnh mà ngay cả thành phố lớn như Hồ Chí Minh

vẫn còn sử dụng nhiều máy X quang có kỹ thuật rất lạc hậu. Chưa kể nhiều thiết bị

cũ đến mức hồ sơ kỹ thuật đã mất và nhân viên bức xạ không dùng găng tay, màn

chắn chì, tạp dề chì, đeo liều kế cá nhân, kính bảo vệ mắt, không được thông báo

định kỳ liều chiếu đến từng người,…Ngoài ra, các hiểm họa khác vẫn luôn tồn tại

như thiếu tín hiệu cảnh báo hoặc hệ thống cửa ra vào không đảm bảo an toàn. Nhiều

2 mP

P) do điều kiện thực tế không cho phép.

phòng X quang, chủ yếu ở khu vực tư nhân có diện tích nhỏ hơn quy định (dưới 12

Máy X quang trong chẩn đoán y khoa là loại thiết bị bức xạ mang tính nguy

hiểm thấp so với nguồn phóng xạ vì mức độ ảnh hưởng chỉ mang tính cục bộ, nhất

thời, dễ dàng quản lý và khắc phục nếu xảy ra sự cố về thiết bị. Nhưng như vậy

không có nghĩa là liều suất bức xạ từ các phòng X quang là không nguy hiểm, vì

các cơ sở y tế cũng là những nơi tập trung đông người, đặc biệt là đối tượng sức

khỏe suy giảm. Do việc khám chữa bệnh ở các cơ sở y tế hiện nay không thể thiếu

máy X quang nên bắt buộc các phòng X quang phải đảm bảo an toàn che chắn cho

nhân viên, bệnh nhân và cộng đồng theo tiêu chuẩn của Bộ Khoa học, Công nghệ và

Môi trường.

2.2. Ảnh hưởng của bức xạ

2.2.1. Tổn thương ở mức phân tử

Khi bị chiếu xạ, năng lượng của chùm bức xạ làm phá vỡ các mối liên kết hóa

học hoặc phân li các phân tử sinh học. Tuy nhiên, các bức xạ ion hóa thường khó

làm đứt hết các mối liên kết hóa học mà thường chỉ làm mất thuộc tính sinh học của

các phân tử sinh học.

2.2.2. Tổn thương ở mức tế bào.

Sự thay đổi đặc tính của tế bào có thể xảy ra trong nhân và nguyên sinh chất

của chúng sau khi bị chiếu xạ. Trong nhiều trường hợp người ta thấy thể tích tế bào

tăng lên do có sự hình thành các khoảng trống trong nhân và trong chất nguyên sinh

sau khi bị chiếu xạ. Nếu bị chiếu xạ liều cao tế bào có thể bị phá hủy hoàn toàn. Các

tổn thương phóng xạ lên tế bào có thể khiến [1]:

- Tế bào chết do bị tổn thương nặng ở nhân và chất nguyên sinh.

- Tế bào không chết nhưng không thể phân chia được.

- Tế bào không phân chia được nhưng nhiễm sắc thể tăng lên gấp đôi và trở

thành tế bào khổng lồ.

- Tế bào vẫn có thể phân chia nhưng có rối loạn trong cơ chế di truyền.

2.2.3. Tổn thương ở mức cơ thể

Tổn thương gây ra bởi bức xạ là hệ quả của các tổn thương ở nhiều mức độ

liên tục diễn ra trong cơ thể sống từ tổn thương phân tử, tế bào, mô đến tổn thương

các cơ quan và các hệ thống của cơ thể. Hậu quả của những tổn thương này làm

phát sinh những triệu chứng lâm sàng, có thể dẫn đến tử vong. Diễn tiến của tổn

thương bức xạ luôn đi cùng với quá trình phục hồi tổn thương. Sự phục hồi này

cũng diễn ra ở mức độ từ phân tử, tế bào, mô đến hồi phục các cơ quan và hệ thống

trong cơ thể.

2.3. Ý nghĩa và mục đích của việc che chắn

Có nhiều loại vật liệu được sử dụng để che chắn cho phòng X quang nhưng

được sử dụng chủ yếu có thể kể đến như chì, bê tông, thạch cao, barit… Việc che

chắn hợp lý giúp tiết kiệm nguyên liệu dùng để xây dựng phòng X quang mà vẫn

đảm bảo hạn chế được bức xạ nghề nghiệp tới mức tối thiểu cho các nhân viên y tế,

đảm bảo an toàn cho bệnh nhân ở khu vực chờ và những người có liên quan đến

việc chụp, chiếu làm việc bên ngoài phòng X quang.

Che chắn hợp lý giúp tiết kiệm không gian, diện tích xây dựng, bên cạnh

phòng X quang có thể xây dựng các phòng khám chữa bệnh khác mà không phải

giữ một khoảng cách nhất định, do bức xạ thoát ra từ máy X quang được giữ lại bên

trong và không thoát ra được bên ngoài để gây hại cho con người và môi trường.

Ngoài ra, che chắn hợp lý đảm bảo an toàn cho khu dân cư xung quanh cơ sở

chụp X quang, giúp người dân yên tâm đến những cơ sở này để chữa bệnh [9].

2.3.1. Đối với nhân viên bức xạ

Nhân viên bức xạ hay các kỹ thuật viên X quang là những người tham gia trực

tiếp vào điều chỉnh, vận hành thiết bị và xử lý kết quả sau khi chụp X quang. Trong

quá trình chụp, các nhân viên sẽ ở phòng kỹ thuật sát bên phòng chụp, khu vực này

thông với phòng chụp bằng một cửa thép có lót chì. Nhân viên có thể quan sát

phòng chụp qua một lớp kính chì trong suốt. Nhân viên sẽ đứng tại phòng chụp này

để bấm nút chụp X quang, thời gian phát tia là rất ngắn (khoảng vài chục miligiây),

đây là khoảng thời gian mà tia X được phát tán khắp nơi trong phòng.

Nhờ có lớp che chắn mà các nhân viên X quang được đảm bảo làm việc trong

điều kiện an toàn. Tránh đến mức tối đa các tia bức xạ có hại phát ra từ máy X

/Sv hµ

quang, đảm bảo liều bức xạ làm việc tại bàn không vượt quá 20 mSv/năm và

(không kể phông bức xạ tự nhiên).

2.3.2. Đối với môi trường xung quanh

Rò rỉ bức xạ từ phòng X quang gây ra những hậu quả vô cùng to lớn đến môi

trường xung quanh, bức xạ rò rỉ này có thể phát tán khắp nơi ra không khí làm ô

nhiễm môi trường sống của chúng ta. Bên cạnh đó nó còn gây hậu quả nghiêm

trọng đến sức khỏe cho những người dân đang sinh sống tại khu vực có rò rỉ bức xạ

vì có khả năng bị chiếu xạ ngoài.

Che chắn hợp lý phòng X quang sẽ ngăn chặn rò rỉ bức xạ ra ngoài gây ô

nhiễm môi trường và hủy hoại hệ sinh thái, đồng thời đảm bảo an toàn cho người

dân sinh sống xung quanh.

2.3.3. Đối với bệnh nhân

Những bệnh nhân chụp X quang sẽ chịu ảnh hưởng trực tiếp của tia X phát ra

từ máy. Tia X rất độc hại, nếu chụp X quang không được tiến hành trong điều kiện

an toàn, phòng chụp, thiết bị chụp không đạt tiêu chuẩn an toàn do Bộ Y tế và tổ

chức Y tế thế giới đề ra, cùng với đội ngũ bác sĩ chụp X quang không được trang bị

kiến thức đầy đủ thì quả là điều nguy hiểm đối với người bệnh. Ngoài nguyên nhân

từ máy X quang không đạt chuẩn, bệnh nhân còn bị nhiễm xạ từ sự lạm dụng của

bác sĩ về thời gian chụp và số lần chụp. Hậu quả của điều này thường rơi trực tiếp

lên bệnh nhân.

Việc che chắn sẽ ngăn chặn bức xạ thoát ra bên ngoài gây ảnh hưởng đến bệnh

nhân ở khu vực chờ và bệnh nhân đi qua lại phòng X quang. Đặc biệt là phụ nữ có

thai cần hạn chế chụp X quang ngoài mục đích chẩn đoán bệnh vì bức xạ thoát ra từ

máy X quang có thể gây hại cho thai và đặc biệt tránh lại gần những khu vực chụp,

chiếu X quang.

2.4. Các tiêu chuẩn về an toàn bức xạ

2.4.1. Lịch sử xây dựng các tiêu chuẩn an toàn bức xạ trên thế giới

Vào cuối thế kỷ 19 khi khám phá ra chất phóng xạ người ta đã nhận thấy các

lợi ích và tác hại của chúng. Năm 1899 đánh dấu thành công đầu tiên trong việc sử

dụng tia X để chữa bệnh ung thư thượng bì trên mặt một phụ nữ. Đi đôi với việc

phát triển các ứng dụng của chất phóng xạ trong y học cũng xuất hiện nhiều báo cáo

về các hiệu ứng có hại của bức xạ. Điều đó đòi hỏi các nhà khoa học phải xây dựng

các quy tắc an toàn bức xạ. Năm 1915 hội Roentgen Anh quốc được thành lập và

Ủy ban X quang và Radium của hội Roentgen Anh quốc đã xuất bản các khuyến

cáo về an toàn bức xạ năm 1921 và 1927. Từ đó thu hút các tổ chức quốc tế quan

tâm và tham gia thiết lập các tiêu chuẩn an toàn bức xạ. Hai tổ chức quốc tế đóng

vai trò quan trọng nhất trong việc khuyến cáo và ban hành các chuẩn an toàn bức xạ

quốc tế là Ủy ban Quốc tế về An toàn Bức xạ ICRP (International Commission on

Radiological Protection) (1928) và Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA

(International Atomic Energy Agency) [1], [8].

2.4.2. Các khuyến cáo về an toàn bức xạ của ICRP

Trong hội nghị phóng xạ quốc tế lần thứ hai vào năm 1928, Ủy ban Quốc tế

Bảo vệ X quang và Radium được thành lập. Đến năm 1950 Ủy ban này đổi tên

thành Ủy ban Quốc tế về An toàn Bức xạ ICRP (International Commission on

Radiological Protection). Đây là tổ chức được công nhận là tổ chức có uy tín nhất

về cung cấp các khuyến cáo đối với các vấn đề an toàn bức xạ.

Từ những năm 1930, ICRP đã khuyến cáo mọi tiếp xúc với bức xạ vượt quá

giới hạn thông thường nên giữ ở mức càng thấp càng tốt và đưa ra các giới hạn liều

để những người làm việc trong điều kiện bức xạ và dân chúng nói chung không bị

chiếu quá liều. Cứ sau một khoảng thời gian, khi đã tích lũy được thêm các thông

tin cần thiết về tác động của bức xạ lên con người, ICRP đã xem xét để bổ sung, sửa

đổi các khuyến cáo cũ và đưa ra các khuyến cáo mới. Khuyến cáo gần đây nhất do

ICRP đưa ra vào năm 1990 [1], [8].

Các khuyến cáo của ICRP mang tính chất khái quát, vì vậy các quốc gia khác

nhau có thể áp dụng vào luật lệ của nước mình. Nhờ có tổ chức này mà hầu hết các

quốc gia trên thế giới đều sử dụng những nguyên tắc trong lĩnh vực an toàn phóng

xạ như nhau.

Các khuyến cáo đầu tiên của ICRP dựa trên việc đề phòng các hiệu ứng bức xạ

có hại quan sát được. Các mức liều được khuyến cáo là 300 mrem trong một tuần (3

mSv/tuần) đối với các mô sâu hơn 1cm gọi là liều sâu và 600 mrem trong một tuần

(6 mSv/tuần) đối với lớp da sâu 0,007 cm gọi là liều nông hay liều da. Năm 1959

liều 5 rem/năm (50 mSv/năm) được đề nghị trong ấn phẩm ICRP 2 nhằm tránh hiệu

ứng di truyền.

Năm 1977 nhiều dữ liệu thu được đối với các nạn nhân Nhật Bản sống sót sau

trận bom nguyên tử cho thấy không nhận được các hiệu ứng di truyền nên ICRP cập

nhật các khuyến cáo an toàn bức xạ của mình. Khuyến cáo mới ICRP 26 thừa nhận

ung thư là hiệu ứng chính cần tránh và các cơ quan cũng như các mô khác nhau

trong cơ thể có xác suất bị ung thư khác nhau. Điều đó đưa đến khái niệm liều hiệu

dụng là liều tương đương tính theo trọng số mô của các mô đối với các bệnh ung

thư. Do đó ấn phẩm ICRP 26 khuyến cáo liều hiệu dụng đối với chiếu xạ nghề

nghiệp là 5 rem/năm (50 mSv/năm) và liều này là tổng liều chiếu ngoài và liều

chiếu trong.

Năm 1990 sau các kết quả nghiên cứu của các nạn nhân sống sót sau trận bom

nguyên tử ở Nhật Bản cho thấy sác xuất gây ung thư cao hơn 4 lần so với khuyến

cáo trước đây. Do đó trong ấn phẩm ICRP 60 (1991) Ủy ban đã khuyến cáo giảm

giới hạn liều hiệu dụng đối với chiếu xạ nghề nghiệp xuống thành 20 mSv/năm

được lấy trung bình trong 5 năm, trong đó liều giới hạn cho một năm đơn lẻ là 50

mSv. Khuyến cáo này dùng làm cơ sở cho tiêu chuẩn về an toàn bức xạ mà chúng ta

hiện đang sử dụng.

2.4.3. Các tiêu chuẩn về an toàn bức xạ của IAEA

Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế IAEA là tổ chức đặc biệt của Liên

hợp quốc thành lập năm 1956 trụ sở tại Viena, Áo có nhiệm vụ khuyến khích các

nước phát triển sự nghiệp ứng dụng kỹ thuật hạt nhân và năng lượng hạt nhân vì

mục đích hòa bình. Do đó, IAEA chú trọng việc thiết lập các tiêu chuẩn an toàn bức

xạ và giúp các nước thực hiện các tiêu chuẩn này.

Hội đồng thống đốc IAEA lần đầu tiên thông qua các biện pháp bảo vệ và an

toàn bức xạ vào tháng 3 năm 1960 dựa trên các khuyến cáo của ICRP. Các tiêu

chuẩn an toàn đầu tiên được Hội đồng thống đốc IAEA duyệt y năm 1962 và được

xuất bản trong bộ sách về an toàn Safety Series No.9. Bản hiệu chỉnh được xuất bản

năm 1967 và bản hiệu chỉnh lần 2 xuất bản năm 1982.

Năm 1990 Ủy ban hỗn hợp giữa các Tổ chức Quốc tế về An toàn Bức xạ

IACRS (Inter- Agency Committee on Radiation Safety) được thành lập để trao đổi ý

kiến và hợp tác về các vấn đề liên quan đến an toàn bức xạ và hạt nhân. Trong

khuôn khổ của hệ thống này, các tổ chức bảo trợ IAEA, FAO, ILO, OECD/NEA,

WHO và Tổ chức Y tế Pan American PAHO (Pan American Health Organization)

đã lập ra một ban thư ký hỗn hợp để biên soạn tiêu chuẩn quốc tế cơ bản về bảo vệ

đối với bức xạ ion hóa và an toàn đối với các nguồn bức xạ. Các tiêu chuẩn đó được

thể hiện trong ấn phẩm “Tiêu chuẩn an toàn quốc tế cơ bản về bảo vệ bức xạ ion

hóa và an toàn đối với nguồn bức xạ” (International Basic Safety Standards for

Protection against Ionizing Radiation and the Safety of Radiation Sources) xuất bản

trong bộ sách an toàn-Safety Series No.115 năm 1996, gọi tắt là BSS (Basic Safety

Standards). Trong các nguyên tắc do nhóm này kiến nghị đối với các nhà máy điện

hạt nhân có nhiều nguyên tắc thích hợp với các cơ sở và nguồn bức xạ.

Các tiêu chuẩn này có hiệu lực đối với các tổ chức đồng bảo trợ IAEA, FAO,

ILO, OECD/NEA, PAHO và WHO và không bắt buộc các quốc gia coi là luật định

đối với quốc gia mình và cũng không thay thế cho các điều khoản của luật hay quy

phạm quốc gia. Chúng chỉ được xem là những điều hướng dẫn thực tế đối với các

nhà chức trách, các tổ chức, các chủ cơ sở, các nhân viên, các cơ quan an toàn bức

xạ chuyên trách, cở sở xí nghiệp và các hội đồng về an toàn và y tế.

2.4.4. Giới hạn liều

Giới hạn liều là giá trị liều cực đại cho phép đối với một người bị chiếu xạ

trong một khoảng thời gian nào đó. Giới hạn liều được xác lập trên cơ sở xem xét

các hiệu ứng sinh học đối với cơ thể người là hiệu ứng tất nhiên và hiệu ứng ngẫu

nhiên. Hiệu ứng tất nhiên là hiệu ứng có ngưỡng, nên giới hạn liều phải thấp hơn

các ngưỡng này sao cho các hiệu ứng tất nhiên phải được loại trừ. Các hiệu ứng

ngẫu nhiên là hiệu ứng không có ngưỡng (hiệu ứng ngưỡng không). Không thể hạ

thấp giới hạn liều để loại trừ hiệu ứng ngẫu nhiên mà chỉ đặt càng thấp càng tốt để

tránh các hiệu ứng tất nhiên và hạn chế các hiệu ứng ngẫu nhiên. Các giới hạn liều

chiếu được chia thành 2 loại là giới hạn liều chiếu xạ nghề nghiệp và giới hạn liều

cho dân chúng.

Chiếu xạ nghề nghiệp là mọi sự chiếu xạ đối với nhân viên bức xạ xảy ra trong

công việc của họ, không tính đến những chiếu xạ được miễn trừ và sự chiếu xạ từ

những công việc bức xạ hoặc nguồn được miễn trừ. Giới hạn liều đối với chiếu xạ

nghề nghiệp được áp dụng cho chiếu xạ từ các công việc bức xạ, loại trừ các chiếu

xạ y tế, chiếu xạ tiềm tàng và chiếu xạ từ các nguồn phóng xạ tự nhiên. Đối với

nhân viên bức xạ, ICRP khuyến cáo rằng liều hiệu dụng tổng cộng mà họ nhận được

và phân bố đều trong suốt đời làm việc 50 năm của mình không nên vượt quá 1 Sv.

Tức liều cho mỗi năm đối với nhân viên bức xạ là 20 mSv trong khi mỗi người đều

phải chịu liều bức xạ tự nhiên trung bình khoảng 2 mSv/năm. Như vậy liều giới hạn

của nhân viên bức xạ gấp khoảng 10 lần mức liều bức xạ tự nhiên.

Chiếu xạ dân chúng là sự chiếu xạ đối với các thành viên dân chúng từ các

nguồn bức xạ, không kể chiếu xạ nghề nghiệp, chiếu xạ y tế và phông bức xạ tự

nhiên khu vực bình thường, nhưng có tính tới chiếu xạ gây ra bởi các nguồn bức xạ

và các công việc bức xạ đã được cấp phép và chiếu xạ trong các trường hợp can

thiệp. Giới hạn liều đối với dân chúng là 1 mSv/năm chỉ bằng một nửa mức phông

tự nhiên.

Các giới hạn liều còn được quy định cho các cơ quan thường xuyên tiếp cận

với nguồn phóng xạ là chân tay, da và mắt. Giới hạn liều tương đương cho thủy tinh

thể của mắt là 150 mSv/năm, cho da và chân tay là 500mSv/năm đối với nhân viên

bức xạ. Đối với dân chúng, giới hạn liều tương đương cho thủy tinh thể của mắt là

15mSv/năm và cho da là 50 mSv/năm.

Bảng 2.1. Giới hạn liều chiếu khuyến cáo của ICRP

Nhân viên bức xạ Dân chúng Năm

1928 200 mRem/ngày

1934 100 mRem/ngày

1950 150 mSv/năm 15 mSv/năm

1977 50 mSv/năm 5 mSv/năm

1990 20 mSv/năm 1 mSv/năm

2.4.5. An toàn che chắn

Khoa chẩn đoán hình ảnh phải được thiết kế và xây dựng hoàn thiện với chất

lượng cao về kết cấu công trình, nội ngoại thất, sân vườn theo tiêu chuẩn chung của

bệnh viện (TCVN 4470:1995) [3]:

Nền, sàn: Nền, sàn của khoa chẩn đoán hình ảnh không được có bậc -

thang, không chênh cốt hoặc ngưỡng cửa, lát gạch ceramic, granit, tấm vinyl hoặc

phủ sơn đặc biệt, đảm bảo phẳng, không trơn trượt, chịu được hóa chất, chống

thấm, chống tĩnh điện và dễ vệ sinh. Trường hợp khoa chẩn đoán hình ảnh tại các

tầng trên: sàn phải đảm bảo an toàn bức xạ cho các tầng phía dưới.

Tường: Tường của khoa chẩn đoán hình ảnh phải được hoàn thiện bằng -

các giải pháp: trát, ốp vật liệu bền vững, sơn silicat; đảm bảo che phủ bề mặt phẳng,

nhẵn, mỹ quan, chống thấm. Tường bên trong các phòng chiếu, chụp phải sử dụng

vật liệu cản tia xạ (như chì lá, vữa barit, cao su chì,…). Tường bên trong khu vực

hành lang và các phòng có chuyển cáng, xe và giường phải gắn thanh chống va đập

ở độ cao từ 0,7 m đến 0,9 m (tính từ sàn). Tường bên ngoài khoa chẩn đoán hình

ảnh có màu sắc phù hợp chung với bệnh viện.

Trần: Trần bên trong phòng và hành lang của khoa chẩn đoán hình ảnh -

phải có bề mặt phẳng, nhẵn và chống thấm cách nhiệt tốt. Trần bên trong các phòng,

hành lang có lắp đặt các thiết bị chiếu sáng, phòng cháy, chữa cháy, điều hòa không

khí và các thiết bị kỹ thuật số. Trần bên trong các phòng chụp phải trát bằng vữa

barit hoặc ốp vật liệu tia cản xạ (nếu có tầng trên).

Cửa: Cửa chắn tia bức xạ phải đảm bảo các yêu cầu: cánh cửa bọc vật -

liệu cản tia; có đèn hiệu, biển cảnh báo bức xạ ở ngang tầm mắt ở mặt phía bên

ngoài phòng; cửa đóng mở nhẹ nhàng, đảm bảo kín không để lọt tia xạ khi chiếu,

chụp. Cửa sổ phải đảm bảo các yêu cầu: có khuôn, cánh cửa bằng gỗ hoặc kim loại

kết hợp với kính trong hoặc mờ để chiếu ánh sáng tự nhiên và có chốt đóng an toàn;

các phòng đặt thiết bị X quang không bố trí cửa sổ để đảm bảo an toàn bức xạ, che

chắn sóng điện từ.

Hình 2.1 và 2.2 trình bày mô hình của phòng X quang chẩn đoán.

Hình 2.1. Mô hình phòng X quang

Hình 2.2. Mặt cắt ngang mô hình phòng X quang

m m m

tương ứng Phòng đặt máy X quang có kích thước tối thiểu là 4,5

với chiều dài, rộng và cao. Đồng thời cơ sở X quang phải đặt ở nơi cách biệt, đảm

bảo không gần các khoa như khoa nhi, khoa phụ sản, khu vực đông người qua lại,…

Các cơ sở X quang y tế phải tuân thủ các quy định hiện hành trong tiêu chuẩn an

toàn bức xạ ion hóa tại các cơ sở y tế (TCVN 6561:1999).

2.5. An toàn bức xạ tại các cơ sở y tế ở Việt Nam

2.5.1. Các văn bản pháp lý về an toàn bức xạ của Việt Nam

Việt Nam bắt đầu ứng dụng các nguồn bức xạ từ năm 1950, tuy nhiên trong

những năm này chưa ban hành pháp lý nào về an toàn bức xạ. Trong những năm

1980 Ủy ban Khoa học Nhà nước (nay là Bộ Khoa học và Công nghệ) ban hành hai

văn bản đầu tiên có tính pháp lý là [2]:

- “Quy phạm an toàn bức xạ ion hóa” (Safety Regulations for Ionizing

Radiations) TCVN 4397-87 có hiệu lực từ ngày 1/1/1988.

- “Quy phạm vận chuyển an toàn chất phóng xạ” (Regulations for the Safe

Transport ò Radioactive Material) TCVN 4985-89 có hiệu lực từ ngày

1/7/1990.

Các tiêu chuẩn trong hai quy phạm này dựa trên “Tiêu chuẩn cơ bản về an

toàn bức xạ” do IAEA ban hành trong Safety Series No. 9 năm 1982. Trong những

năm 1980 – 1990 tất cả các ứng dụng nguồn bức xạ đều phải tuân thủ hai quy phạm

nêu trên.

Tuy nhiên hai quy phạm đó do cấp Bộ ban hành và Việt Nam cần có các văn

bản pháp lý do nhà nước ban hành. Văn bản đầu tiên do nhà nước ban hành là:

- “Pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ” được Ủy ban thường vụ Quốc hội

nước CHXHCN Việt Nam thông qua ngày 25/6/1996, được chủ tịch nước

CHXHCN Việt Nam ký sắc lệnh công bố số 50L/CTN ngày 3/7/1996 và có

hiệu lực từ ngày 1/1/1997.

Các tiêu chuẩn trong pháp lệnh này dựa trên “Tiêu chuẩn an toàn quốc tế cơ

bản về bảo vệ bức xạ ion hóa và an toàn đối với nguồn bức xạ” do IAEA ban hành

trong Safety Series No. 115 năm 1996. Như vậy đây là văn bản pháp lý đầu tiên của

Việt Nam về an toàn bức xạ, và trên cơ sở văn bản này, các văn bản pháp lý cấp

Chính phủ và cấp Bộ khác được ban hành. Hai văn bản cấp chính phủ được ban

hành tiếp theo là:

- “Nghị định của Chính phủ quy định chi tiết về thi hành Pháp lệnh An toàn và

kiểm soát bức xạ”, số 50/1998/NĐ-CP ban hành ngay 16/7/1998.

- “Nghị định của Chính phủ về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực An

toàn và kiểm soát bức xạ”, số 19/2001/NĐ-CP, ngày 11/5/2001.

Từ năm 1999 một số văn bản cấp Bộ được băn hành dựa trên pháp lệnh của

Nhà nước và các Nghị định của Chính phủ, được dẫn ra trong phụ lục 1 của luận

văn này.

2.5.2. Các chỉ dẫn về liều trong chiếu, chụp X quang chẩn đoán

Các chỉ dẫn về liều chiếu trong X quang chẩn đoán được nêu trong Tiêu chuẩn

Việt Nam, TCVN 6561:1999 “An toàn bức xạ ion hóa tại các cơ sở X quang y tế”

được trích trong bảng 2.2 và 2.3 dưới đây:

Bảng 2.2. Liều khuyến cáo cho một phim chụp X quang quy ước đối với bệnh nhân

(TCVN 6561:1999)

Liều hiệu dụng Liều xâm nhập bề mặt Kiểu chụp (mSv) (mGy)

Sọ

Chụp từ phía trước ra phía sau (AP) 0,06 5

Chụp từ phía sau ra phía trước (PA) 0,04 5

Chụp nghiêng (Lat) 0,03 3

Ngực

0,04 0,4 PA/AP

0,1 1,5 Lat

Cột sống vùng ngực

0,3 7 AP/PA

0,5 20 Lat

Bụng

1,5 10 AP

Cột sống thắt lưng

1 10 AP

0,7 30 Lat

0,5 40 Đốt sống cùng (LSI)

Khung chậu

1,5 10 AP

- 7 Vú

Chú thích: liều xâm nhập bề mặt là liều hấp thụ tại tâm điểm của một diện

tích bề mặt nơi bức xạ đi vào cơ thể bệnh nhân đang thực hiện chẩn đoán X quang,

được tính như liều hấp thụ trong không khí bao gồm cả bức xạ tán xạ ngược.

Bảng 2.3 Liều khuyến cáo chụp, chiếu X quang qui ước cho 1 lần chụp 1 phim

Tích liều hấp thụ diện tích Trường hợp chụp, chiếu Liều hiệu dụng (mSv)

2 (Gy/cmP

10 Thụt bari 60

5 Uống bari 25

Chụp thận tiêm thuốc cản 6 40 quang tĩnh mạch UIV

2.5.3. Các giới hạn liều đối với chiếu xạ nghề nghiệp và chiếu xạ dân chúng

2. 5.3.1. Chiếu xạ nghề nghiệp

Các giới hạn liều đối với nhân viên bức xạ được quy định trong tiêu

chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001 như sau:

Chiếu xạ nghề nghiệp đối với mọi nhân viên bức xạ phải được giám sát sao

cho các giới hạn liều sau đây không được vượt quá:

- 20 mSv trong một năm liều hiệu dụng được lấy trung bình trong thời gian 5

năm liên tục.

- 50 mSv liều hiệu dụng cho một năm riêng lẻ bất kỳ.

- 150 mSv trong một năm liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt.

- 500 mSv trong một năm liều tương đương đối với các bộ phận chân tay hoặc

da.

Đối với những người học việc tuổi từ 16-18 tuổi được đào tạo để làm việc liên

quan đến chiếu xạ và các sinh viên tuổi từ 16-18 tuổi có yêu cầu sử dụng nguồn bức

xạ trong quá tình học tập, chiếu xạ nghề nghiệp phải được kiểm soát sao cho các

giới hạn liều sau đây không được vượt quá:

6 mSv liều hiệu dụng trong một năm. -

50 mSv trong một năm liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt. -

150 mSv trong một năm liều tương đương đối với các bộ phận chân tay hoặc -

da.

2.5.3.2. Chiếu xạ dân chúng

Các giới hạn liều đối với dân chúng được quy định trong Tiêu chuẩn Việt

Nam, TCVN 6866:2001 như sau:

Liều trung bình đối với một nhóm thành viên trọng yếu bất kỳ của dân chúng

gây ra bởi các công việc của bức xạ không được vượt quá các giá trị giới hạn sau

đây:

- 1 mSv trong một năm liều hiệu dụng.

- Trong các trường hợp đặc biệt, liều hiệu dụng có thể tăng tới 5 mSv cho một

năm riêng lẻ, nhưng liều hiệu dụng trung bình cho 5 năm liên tục không vượt

quá 1 mSv trong một năm.

- 15 mSv trong một năm liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt;

- 50 mSv trong một năm liều tương đương đối với da.

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thông số về phòng và máy X quang thường quy ở bệnh viện Nguyễn Trãi

Theo kết quả đo đạc, phòng máy chụp X quang ở bệnh viện Nguyễn Trãi có:

- Kích thước bên trong phòng: chiều rộng 400 cm, chiều dài 520 cm, chiều

cao 350 cm.

- Tường: bề dày 17cm làm bằng gạch rỗng có lót chì 2 mm.

- Cửa chính: có chiều cao 220 cm, rộng 165 cm, bề dày 4,5 cm làm bằng thép

có lót chì 2 mm.

- Cửa phụ: có chiều cao 220 cm, rộng 84 cm, bề dày 4,5 cm làm bằng thép có

lót chì 2 mm.

- Kính chì: có chiều dài 34 cm và cao 35 cm và có bề dày 2 mm, kính chì

cách mặt sàn 105 cm.

- Trần phòng: làm bằng bê tông, trần phòng và sàn phòng đều có lót chì 2

mm.

Mặt cắt ngang của phòng X quang được biểu diễn ở hình 3.1

Hình 3.1. Mặt cắt ngang phòng X quang ở bệnh viện Nguyễn Trãi

Máy X quang thường quy ở bệnh viện Nguyễn Trãi là E7884FX thuộc hãng

Toshiba, hiệu điện thế cực đại 150 kV, dòng cực đại 600 mA, mã hiệu Universal.

Hình 3.2. Máy X quang sử dụng ở bệnh viện Nguyễn Trãi

Hình 3.3. Mặt cắt ngang ống phát tia X sử dụng ở bệnh viện Nguyễn Trãi

0 nghiêng 12P

Anode xoay là hợp chất của Reni và Vonfram đường kính 90 mm, góc

Từ kết quả đo đạc thực nghiệm kích thước phòng máy X quang và kích thước

của ống phát tia X ở bệnh viện Nguyễn Trãi, chúng tôi tiến hành mô phỏng bằng

chương trình MCNP5.

3.2. Kết quả

3.2.1. Khảo sát thực nghiệm đo suất liều ở bệnh viện Nguyễn Trãi

Để kiểm tra hiệu lực của chương trình mô phỏng, chúng tôi tiến hành khảo sát

suất liều chiếu của chùm sơ cấp theo khoảng cách từ nguồn phát tia X bằng máy đo

suất liều chiếu nhãn hiệu RAD Check Gammex.

Chế độ chiếu chụp khi đo: 60 kVp, 32 ms, 9 mAs. Input file được trình bày

trong phụ lục 2.

Kết quả đo được trình bày trong bảng 3.1 dưới đây. Trong đó suất liều chiếu

đo được trên hệ RAD Check Gammex tính theo đơn vị (R/mAs) được cho trong cột

)h/Svµ

thứ 4 của bảng 3.1, và suất liều hấp thụ tương đương quy đổi sang đơn vị thường

dùng là ( được cho ở cột thứ 5 của bảng 3.1.

Bảng 3.1. Kết quả thực nghiệm đo suất liều theo khoảng cách

)h/Svµ

8 6,3933 10×

Khoảng cách Suất liều quy Số thứ Tọa độ Suất liều nguồn phát – đổi ( (R/mAs) tự (x; y; z) máy đo (cm)

1 56,6 (-93; 16; 127,755) 0,072

8 3,3743 10×

2 72,8 (-93; 16; 111,555) 0,038

8 2,5751 10×

8 1,5095 10×

3 80,4 (-93; 16; 103,955) 0,029

4 100 (-93; 16; 84,355) 0,017

/Sv hµ

:  Cách đổi đơn vị suất liều từ R/mAs sang

Ta có:

1 R = 0,877 rad

Mà 1 rem = 1 rad.WRrR với WRrR là trọng số phóng xạ (photon và electron có WRrR = 1)

I mA (

R m 1 / As

Sv hµ

× × ) 0,877 3600 − 6 × 100 10

Và 1 Sv = 100 rem nên: [7]

Trong luận văn này, khảo sát chế độ chụp chiếu có cường độ dòng điện I là 32 mA

3.2.2. Kết quả tính toán suất liều của chương trình MCNP tại những điểm

khảo sát thực nghiệm

Chọn gốc tọa độ O tại tâm sàn, chiều dương của Ox hướng về phía hành

lang, chiều dương của Oy hướng về phía phòng kỹ thuật viên, chiều dương của Oz

hướng lên trên trần phòng. Theo mô phỏng, vị trí tâm nguồn phát có tia X có tọa độ

(-93; 20; 185,625).

Hình 3.4. Phòng chụp X quang thường quy ở bệnh viện Nguyễn Trãi

Dưới đây là một số hình được mô phỏng bằng chương trình MCNP5

Hình 3.5. Tường và trần phòng mô phỏng bằng chương trình MCNP5

Hình 3.6. Mô phỏng 2D ống phát tia X và hệ thống collimator bằng MCNP5

Hình 3.7. Mô phỏng 3D anode bằng chương trình MCNP5

Bảng 3.2 dưới đây là kết quả suất liều do mô phỏng bằng chương trình

MCNP5 tại những điểm đã khảo sát thực nghiệm.

Bảng 3.2. Kết quả của chương trình MCNP tại những điểm khảo sát thực nghiệm

)h/Svµ

8 2,8200 10×

Suất liều ( Số thứ Khoảng cách nguồn Tọa độ phát – máy đo (cm) tự

1 56,6 (-93; 16; 127,755)

8 1, 7104 10×

2 72,8 (-93; 16; 111,555)

8 1, 4035 10×

8 0,9072 10×

3 80,4 (-93; 16; 103,955)

4 100 (-93; 16; 84,355)

Nhận xét: So sánh với thực nghiệm suất liều tại các điểm khảo sát thì kết quả

của chương trình MCNP nhỏ hơn khoảng 2 lần so với thực nghiệm. Từ đây ta chuẩn

hóa kết quả của chương trình MCNP cho phù hợp với thực nghiệm. Nên các kết quả

dưới đây đều đã được chuẩn theo thực nghiệm.

Lý do có sự sai khác này:

- Trong quá trình mô phỏng ta không thể mô phỏng đúng hoàn toàn hình học

của các vật thể trong phòng, nhất là những vật thể có dạng hình học phức tạp.

- Sai số hệ thống và ngẫu nhiên của phép đo trong thực nghiệm.

- Sai số của chương trình MCNP.

3.2.3. Mô phỏng suất liều tại một số điểm từ chùm tia X sơ cấp theo khoảng

cách so với tâm phát

Bảng 3.3 trình bày kết quả mô phỏng suất liều theo khoảng cách.

Bảng 3.3. Kết quả suất liều so với khoảng cách tâm phát

)h/Svµ

8 19, 636 10×

Khoảng cách Số thứ Suất liều ( nguồn phát – máy Tọa độ tự đo (cm)

8 11,189 10×

1 30 (-93; 16; 154,355)

8 7, 209 10×

2 40 (-93; 16; 144,355)

8 5, 025 10×

3 50 (-93; 16; 134,355)

8 3, 699 10×

4 60 (-93; 16; 124,355)

8 2,835 10×

5 70 (-93; 16; 114,355)

8 2, 241 10×

6 80 (-93; 16; 104,355)

8 1,814 10×

7 90 (-93; 16; 94,355)

8 100 (-93; 16; 84,355)

Hình 3.8. Phân bố suất liều theo khoảng cách so với tâm phát

Nhận xét: Kết quả cho thấy suất liều chiếu suy giảm theo khoảng cách dạng

hàm mũ. Các điểm gần nguồn phát (anode) thì giá trị suất liều cao, các điểm xa

nguồn phát thì suất liều giảm dần. Giá trị của suất liều mô phỏng được chuẩn theo

kết quả thực nghiệm đo chùm tia sơ cấp trình bày ở phần trên.

3.2.4. Kết quả suất liều của một số điểm trong và ngoài phòng X quang và có

cùng chiều cao với nguồn phát, cách tường 1 cm.

Dưới đây là sơ đồ vị trí các điểm chúng tôi tiến hành khảo sát các điểm ven

bốn bức tường, số thứ tự trên hình vẽ ứng với số thứ tự trong bảng kết quả ở dưới.

185, 625

cm .

Hình 3.9. Vị trí các điểm khảo sát trong và ngoài phòng X quang ở độ cao

3.2.4.1. Mặt tiếp giáp với hành lang

199

218

Mặt tiếp giáp với hành lang: chúng tôi khảo sát những vị trí cách tường 1 cm,

185, 625

ở trong phòng ứng với , và những vị trí ngoài phòng ứng với ,

nguồn phát ở độ cao ứng với . Kết quả suất liều ở bảng 3.4 dưới đây

khảo sát theo sự thay đổi của trục y.

Bảng 3.4. Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với hành lang

Suất liều trong Suất liều ngoài

)h/Svµ

= x ( = z

cm ; 199 185, 625

)

= x ( = z

cm ; 218 cm 185, 625

)

2,843 10−×

1,618 10×

Số thứ phòng ( phòng ( Trục y (cm) tự điểm

9, 415 10−×

2,198 10×

1 -220

3, 031 10−×

2,559 10×

2 -190

9, 218 10−×

2,827 10×

3 -160

2,518 10−×

3,427 10×

4 -130

3,106 10−×

3,878 10×

5 -100

6, 439 10−×

4,381 10×

6 -70

1,119 10−×

1, 259 10×

7 -40

1, 077 10−×

1, 730 10×

8 -10

2, 601 10×

9 20

8,327 10−×

2,524 10×

10 50

4,167 10−×

2, 217 10×

11 80

1, 787 10−×

1, 722 10×

12 110

2, 697 10−×

1, 422 10×

13 140

3, 227 10−×

1,302 10×

14 170

3, 215 10−×

8, 741 10×

15 200

2,823 10−×

16 230

Hình 3.10. Phân bố suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với hành lang

Nhận xét: Suất liều thay đổi phù hợp với khoảng cách từ điểm khảo sát đến

anode. Các điểm gần nguồn phát (anode) thì giá trị suất liều cao, các điểm xa nguồn

phát thì suất liều giảm dần. Sau khi đi qua lớp rào cản tường chắn gồm chì và gạch

rỗng thì chùm tia suy giảm mạnh, suất liều mang giá trị rất nhỏ xấp xỉ bằng 0.

Để đánh giá an toàn bức xạ tại bệnh viện Nguyễn Trãi ở chế độ chụp có thời

gian phát tia là 32 ms, trung bình một tuần có 200 lần chụp, một năm có 52 tuần,

trong bảng 3.4, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn nhất sau khi đi qua rào cản là

8,327 10

/Sv hµ−×

tương ứng liều hiệu dụng trung bình trong một năm là

0,0077 10−×

mSv nhỏ hơn 1 mSv, đảm bảo an toàn bức xạ đối với dân chúng và

môi trường xung quanh theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.4.2. Mặt tiếp giáp với bãi đậu xe

= −

218

199

Mặt tiếp giáp với bãi đậu xe: chúng tôi khảo sát những vị trí cách tường 1 cm,

ở trong phòng ứng với , và những vị trí ngoài phòng ứng với ,

185, 625

nguồn phát ở độ cao ứng với . Kết quả suất liều ở bảng 3.5 dưới đây

khảo sát theo sự thay đổi của trục y.

Bảng 3.5. Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với bãi đậu xe.

)h/Svµ

Suất liều trong phòng ( Suất liều ngoài phòng (

= −

Số thứ tự Trục y

199

(

218

(

x =

185, 625

)

185, 625

)

7,550 10−×

2, 209 10×

điểm (cm) cm ; cm ;

1, 684 10−×

2, 629 10×

17 -220

3,849 10−×

3,160 10×

18 -190

3,812 10×

1, 081 10−×

19 -160

2, 734 10−×

4,877 10×

20 -130

6,929 10×

6,531 10−×

21 -100

1, 207 10×

1,122 10−×

22 -70

5, 489 10×

1,968 10−×

23 -40

1, 669 10×

1, 679 10−×

24 -10

1,510 10×

1, 271 10−×

25 20

8, 611 10×

9, 009 10−×

26 50

4, 491 10×

9, 057 10−×

27 80

2,504 10×

4, 786 10−×

28 110

1,331 10×

1,937 10−×

29 140

8, 298 10×

1, 261 10−×

30 170

5,998 10×

1, 459 10−×

31 200

32 230

Hình 3.11. Phân bố suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với bãi đậu xe

Nhận xét: Suất liều thay đổi phù hợp với khoảng cách từ điểm khảo sát đến

anode. Các điểm gần nguồn phát (anode) thì giá trị suất liều cao, các điểm xa nguồn

phát thì suất liều giảm dần. Sau khi đi qua lớp rào cản tường chắn gồm chì và gạch

rỗng thì chùm tia suy giảm mạnh, suất liều mang giá trị rất nhỏ xấp xỉ bằng 0.

1,679 10

/Sv hµ−×

Trong bảng 3.5, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn nhất sau khi đi qua rào cản là

tương ứng liều hiệu dụng trung bình trong một năm là

0,00155 10−×

mSv nhỏ hơn 1 mSv, đảm bảo an toàn bức xạ với dân chúng và môi

trường xung quanh theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.4.3. Mặt tiếp giáp với phòng kỹ thuật viên

259

Mặt tiếp giáp với phòng kỹ thuật viên: chúng tôi khảo sát những vị trí cách

, và những vị trí ngoài phòng ứng với tường 1 cm, ở trong phòng ứng với

185, 625

278

, nguồn phát ở độ cao ứng với . Kết quả suất liều ở bảng

3.6 dưới đây khảo sát theo sự thay đổi của trục x.

Bảng 3.6. Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với phòng kỹ thuật

viên

Suất liều trong phòng Suất liều ngoài

)h/Svµ

259

(

278

cm ;

y =

( z

; cm cm

)

185, 625

)

3,364 10−×

3,822 10×

Số thứ tự ( phòng ( Trục x (cm) điểm

3, 297 10×

1,126 10−×

33 -180

1,585 10−×

4, 768 10×

34 -150

5,113 10×

1, 744 10−×

35 -120

1,531 10−×

3,950 10×

36 -90

1,155 10×

7,877 10−×

37 -60

1,121 10−×

8, 418 10×

38 -30

7,315 10×

3, 027 10−×

39 0

2, 248 10−×

6, 781 10×

40 30

6, 060 10×

2,502 10−×

41 60

8,570 10−×

5, 225 10×

42 90

4,533 10×

9, 203 10−×

43 120

4, 224 10×

4,388 10−×

44 150

45 180

Hình 3.12. Phân bố suất liều trong và ngoài phòng tiếp giáp với phòng kỹ thuật viên

Nhận xét: Suất liều thay đổi phù hợp với khoảng cách từ điểm khảo sát đến

anode. Các điểm gần nguồn phát (anode) thì giá trị suất liều cao, các điểm xa nguồn

phát thì suất liều giảm dần. Sau khi đi qua lớp rào cản tường chắn gồm chì và gạch

rỗng thì chùm tia suy giảm mạnh, suất liều mang giá trị rất nhỏ xấp xỉ bằng 0.

1, 744 10

/Sv hµ−×

Trong bảng 3.6, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn nhất sau khi đi qua rào cản là

tương ứng liều hiệu dụng trung bình trong một năm là

0,00161 10−×

mSv nhỏ hơn 20 mSv, đảm bảo an toàn bức xạ với kỹ thuật viên vận

hành máy theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.4.4. Mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba

= −

259

Mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba: chúng tôi khảo sát những vị trí

trong phòng cách tường 1 cm ứng với , và những vị trí ngoài phòng ứng

= −

185, 625

278

với , nguồn phát ở độ cao ứng với . Kết quả suất liều ở

bảng 3.7 dưới đây khảo sát theo sự thay đổi của trục x.

Bảng 3.7. Suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba

Suất liều trong Suất liều ngoài

)h/Svµ

= − y =

( z

; cm 259 cm 185, 625

)

( z

; cm 278 cm 185, 625

)

2,923 10×

3,597 10−×

Số thứ phòng ( phòng ( Trục x (cm) tự điểm

1,957 10×

3,940 10−×

46 -180

4,154 10−×

2,382 10×

47 -150

1, 642 10−×

2,533 10×

48 -120

2, 026 10×

1,878 10−×

49 -90

2,182 10−×

1,144 10×

50 -60

4,310 10×

2, 005 10−×

51 -30

1, 480 10−×

3,310 10×

52 0

2, 722 10×

9, 658 10−×

53 30

2, 724 10×

5, 730 10−×

54 60

2, 094 10×

3, 077 10−×

55 90

1, 680 10×

1, 608 10−×

56 120

1, 435 10×

8, 062 10−×

57 150

58 180

Hình 3.13. Phân bố suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với phòng X quang

Toshiba

Nhận xét: Suất liều thay đổi phù hợp với khoảng cách từ điểm khảo sát đến

anode. Các điểm gần nguồn phát (anode) thì giá trị suất liều cao, các điểm xa nguồn

phát thì suất liều giảm dần. Sau khi đi qua lớp rào cản tường chắn gồm chì và gạch

rỗng thì chùm tia suy giảm mạnh, suất liều mang giá trị rất nhỏ xấp xỉ bằng 0.

1,878 10

/Sv hµ−×

Trong bảng 3.7, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn nhất sau khi đi qua rào cản là

tương ứng liều hiệu dụng trung bình trong một năm là

0,00174 10−×

mSv nhỏ hơn 1 mSv, đảm bảo an toàn bức xạ với dân chúng và môi

trường xung quanh theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.5. Kết quả suất liều của một số điểm trong và ngoài phòng X quang trên

trần phòng và dưới sàn

349

368

Dưới đây là sơ đồ vị trí các điểm chúng tôi tiến hành khảo sát các điểm trên

= −

cm=

trần phòng ứng với (ở trong phòng) và (ở ngoài phòng), các

(trong phòng) và (ngoài phòng) số điểm dưới sàn phòng ứng với

thứ tự trên hình 3.14 vẽ ứng với số thứ tự trong bảng 3.8 kết quả ở dưới.

= −

349

368

cm=

Hình 3.14. Vị trí các điểm khảo sát trong và ngoài phòng X quang ở độ cao

và (trần phòng), và (sàn phòng)

Bảng 3.8. Kết quả suất liều trong và ngoài phòng trên trần phòng và dưới sàn phòng

Suất liều Suất liều Suất liều Suất liều

/Sv hµ

thứ trong phòng ngoài phòng trong phòng ngoài phòng Tọa độ tự ( ( ( ( ) ) ) ) (x, y) điểm

(z = 349 cm) (z = 368 cm) (z = 1 cm) (z = -18 cm)

2,541 10×

1, 223 10−×

1, 426 10×

2, 232 10−×

59 (-93; -220)

2,565 10×

1, 498 10−×

4, 232 10−×

1, 633 10×

60 (-93; -190)

2, 023 10×

2,822 10−×

2,922 10×

2, 073 10−×

61 (-93; -160)

1,167 10−×

3, 772 10×

2,535 10−×

2, 029 10×

62 (-93; -130)

1, 240 10−×

2, 074 10−×

1, 796 10×

4, 746 10×

63 (-93; -100)

5, 247 10×

1, 061 10−×

2, 025 10×

7, 746 10−×

64 (-93; -70)

2, 696 10×

5,930 10×

1,577 10−×

2,555 10−×

65 (-93; -40)

7, 473 10×

5, 463 10−×

2,514 10×

4, 266 10−×

66 (-93; -10)

6,964 10×

9, 695 10−×

5, 704 10×

9, 719 10−×

67 (-93; 20)

8, 742 10×

1,509 10−×

1, 211 10×

3, 076 10−×

68 (-93; 50)

6,809 10−×

3, 455 10−×

7, 606 10×

3, 056 10×

69 (-93; 80)

5, 605 10×

1, 667 10−×

2,820 10×

2,532 10−×

70 (-93; 110)

2, 456 10×

1,116 10−×

4,396 10×

2,826 10−×

71 (-93; 140)

2,586 10×

3,858 10×

3, 433 10−×

4,561 10−×

72 (-93, 170)

1,578 10×

3, 471 10−×

2,317 10×

2,994 10−×

73 (-93; 200)

3,546 10−×

2, 083 10×

1,520 10−×

1, 001 10×

74 (-93; 230)

1,554 10−×

1, 062 10×

3, 674 10−×

1,873 10×

75 (-180; 20)

1, 437 10×

9,925 10−×

3, 665 10×

2,944 10−×

76 (-150; 20)

1, 071 10×

2,147 10−×

7,570 10×

2,353 10−×

77 (-120; 20)

8, 640 10×

5, 675 10×

4, 215 10−×

4, 248 10−×

78 (-90; 20)

8,809 10×

7,125 10−×

6,173 10−×

1,144 10×

79 (-60; 20)

8,333 10×

1,876 10−×

6,974 10×

6, 009 10−×

80 (-30; 20)

3, 441 10×

7, 457 10×

2, 288 10−×

9, 760 10−×

81 (0; 20)

7, 480 10×

8, 002 10−×

1, 659 10×

7,998 10−×

82 (30; 20)

7, 463 10−×

6, 642 10×

1, 492 10×

4,551 10−×

83 (60; 20)

5,975 10×

1, 067 10−×

1, 410 10×

1,344 10−×

84 (90; 20)

1,541 10−×

5,557 10×

1, 484 10×

9,397 10−×

85 (120; 20)

4, 236 10×

5, 778 10−×

1,876 10−×

1,351 10×

86 (150; 20)

3,194 10−×

4,179 10−×

3, 730 10×

2,166 10×

87 (180; 20)

Nhận xét:

410

/Sv hµ

610

/Sv hµ

Trần phòng: Suất liều bên trong phòng có giá trị lớn, thay đổi khoảng từ

10÷

đến . Sau khi đi qua rào cản gồm bê tông và chì thì suất liều

6,809 10

/Sv hµ−×

giảm mạnh khoảng lần. Trong bảng 3.8, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn

nhất sau khi đi qua rào cản gồm bê tông và chì là tương ứng liều

0,00629 10−×

mSv nhỏ hơn 1 mSv, đảm bảo hiệu dụng trung bình trong một năm là

an toàn bức xạ theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

410

/Sv hµ

710

/Sv hµ

Sàn phòng: Suất liều bên trong phòng có giá trị lớn, thay đổi khoảng từ

8 10

10÷

đến . Sau khi đi qua rào cản gồm gạch rỗng và chì thì suất liều

4, 248 10

/Sv hµ−×

giảm mạnh khoảng lần. Trong bảng 3.8, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn

nhất sau khi đi qua rào cản gồm gạch rỗng và chì là tương ứng

0,00393 10−×

mSv nhỏ hơn 1 mSv, liều hiệu dụng trung bình trong một năm là

đảm bảo an toàn bức xạ theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.6. Mô phỏng phân bố suất liều trong phòng chụp khi giảm kích thước

phòng

2 quang nhỏ nhất có nơi chỉ có 12mP

P. Do đó, chúng tôi tính toán suất liều tại các điểm

Theo thống kê ở thành phố Hồ Chí Minh hiện nay kích thước phòng chụp X

2 phòng xuống còn 12mP

ven tường trong và ngoài phòng để đánh giá an toàn bức xạ khi giảm kích thước

2 phòng khi giảm kích thước phòng xuống còn 12mP

Chúng tôi tiến hành khảo sát suất liều ở các điểm ven tường trong và ngoài

Kích thước phòng sau khi giảm có trục x dài 300 cm và trục y dài 400 cm.

Cách chọn hệ trục tọa độ vẫn không đổi (giống mục 3.2.2 của luận văn này).

3.2.6.1. Mặt tiếp giáp với hành lang

149

Mặt tiếp giáp với hành lang khi đã giảm kích thước phòng: chúng tôi khảo

168

185, 625

, và những vị trí sát những vị trí cách tường 1 cm, ở trong phòng ứng với

ngoài phòng ứng với , nguồn phát ở độ cao ứng với . Kết

quả suất liều ở bảng 3.9 dưới đây khảo sát theo sự thay đổi của trục y.

Bảng 3.9. Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp hàng lang khi giảm

kích thước phòng.

Suất liều trong Suất liều ngoài

)h/Svµ

x ( = z

cm ; 149 185, 625

)

x ( = z

cm ; 168 185, 625

)

Số thứ phòng ( phòng ( Trục y (cm) tự

2, 416 10×

1, 450 10−×

1 -190

2,847 10×

5,581 10−×

2 -160

3,396 10×

2,160 10−×

3 -130

4,510 10×

2, 045 10−×

4 -100

5, 623 10−×

1,120 10×

5 -70

1,818 10×

1, 269 10−×

6 -40

9,149 10×

6, 200 10−×

7 -10

3,162 10×

4, 798 10−×

8 20

1, 023 10−×

1,559 10×

9 50

1,314 10−×

1,128 10×

10 80

7,142 10×

4, 663 10−×

11 110

5,803 10×

4,586 10−×

12 140

3,538 10−×

3,148 10×

13 170

Nhận xét: Suất liều ở trong phòng có tăng so với lúc chưa giảm kích thước vì

10÷

khi giảm kích thước thì những điểm nay gần nguồn phát hơn, tuy nhiên sau khi đi

qua lớp rào cản gồm gạch rỗng và chì thì suất liều giảm mạnh lần. Trong

1, 023 10

/Sv hµ−×

bảng 3.9, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn nhất sau khi đi qua rào cản gồm gạch

rỗng và chì là tương ứng liều hiệu dụng trung bình trong một năm

0,00946 10−×

mSv nhỏ hơn 1 mSv, đảm bảo an toàn bức xạ với dân chúng và là

môi trường xung quanh theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.6.2. Mặt tiếp giáp với bãi đậu xe.

= −

149

Mặt tiếp giáp với bãi đậu xe khi đã giảm kích thước phòng: chúng tôi khảo sát

= −

168

185, 625

, và những vị trí những vị trí cách tường 1 cm, ở trong phòng ứng với

ngoài phòng ứng với , nguồn phát ở độ cao ứng với . Kết

quả suất liều ở bảng 3.10 dưới đây khảo sát theo sự thay đổi của trục y.

Bảng 3.10. Suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp bãi đậu xe khi giảm

kích thước phòng

Suất liều trong Suất liều ngoài

)h/Svµ

= − x ( = z

cm ; 149 cm 185, 625

)

= − x ( = z

cm ; 168 cm 185, 625

)

Số thứ phòng ( phòng ( Trục y (cm) tự điểm

2, 769 10×

1, 062 10−×

1 -190

2, 686 10×

3, 656 10−×

2 -160

3,177 10×

7,572 10−×

3 -130

2,185 10−×

3, 711 10×

4 -100

6, 242 10×

2,524 10−×

5 -70

1, 015 10×

1,137 10−×

6 -40

1,854 10−×

3, 268 10×

7 -10

6,936 10×

2,554 10−×

8 20

4,185 10−×

3, 200 10×

9 50

8, 616 10×

7, 712 10−×

10 80

2,880 10×

3,917 10−×

11 110

1, 745 10×

4,545 10−×

12 140

1, 423 10×

1,345 10−×

13 170

Nhận xét: Suất liều ở trong phòng có tăng so với lúc chưa giảm kích thước vì

10÷

khi giảm kích thước thì những điểm nay gần nguồn phát hơn, tuy nhiên sau khi đi

qua lớp rào cản gồm gạch rỗng và chì thì suất liều giảm mạnh lần. Trong

bảng 3.10, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn nhất sau khi đi qua rào cản gồm gạch

2,554 10

/Sv hµ−×

rỗng và chì là tương ứng liều hiệu dụng trung bình trong một

0,0236 10−×

mSv nhỏ hơn 1 mSv, đảm bảo an toàn bức xạ với dân chúng và năm là

môi trường xung quanh theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.6.3. Mặt tiếp giáp với phòng kỹ thuật viên

199

Mặt tiếp giáp với phòng kỹ thuật viên khi đã giảm kích thước phòng: chúng

218

tôi khảo sát những vị trí cách tường 1 cm, ở trong phòng ứng với , và

185, 625

những vị trí ngoài phòng ứng với , nguồn phát ở độ cao ứng với

. Kết quả suất liều ở bảng 3.11 dưới đây khảo sát theo sự thay đổi của

trục x.

Bảng 3.11. Suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp phòng kỹ thuật viên khi

giảm kích thước phòng

Suất liều trong Suất liều ngoài

)h/Svµ

(

= y =

cm ; 218 185, 625

)

cm ; 199 185, 625

)

Số thứ phòng ( phòng ( Trục x (cm) tự điểm

5, 208 10−×

8,929 10×

-120 1

1,397 10×

6, 665 10−×

2 -90

7,579 10×

5,559 10−×

3 -60

2,140 10×

9, 439 10−×

4 -30

1,589 10×

8, 739 10−×

5 0

1,108 10×

7, 746 10−×

6 30

8,126 10×

4,571 10−×

7 60

6,168 10×

5,972 10−×

8 90

9, 696 10×

6,956 10−×

9 120

Nhận xét: Suất liều ở trong phòng có tăng so với lúc chưa giảm kích thước vì

8 10÷

khi giảm kích thước thì những điểm nay gần nguồn phát hơn, tuy nhiên sau khi đi

qua lớp rào cản gồm gạch rỗng và chì thì suất liều giảm mạnh lần. Trong

6, 665 10

/Sv hµ−×

bảng 3.11, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn nhất sau khi đi qua rào cản gồm gạch

rỗng và chì là tương ứng liều hiệu dụng trung bình trong một

0,00616 10−×

mSv nhỏ hơn 20 mSv, đảm bảo an toàn bức xạ đối với kỹ năm là

thuật viên vận hành máy theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.6.4. Mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba

= −

199

Mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba khi đã giảm kích thước phòng:

= −

218

chúng tôi khảo sát những vị trí cách tường 1 cm, ở trong phòng ứng với ,

185, 625

và những vị trí ngoài phòng ứng với , nguồn phát ở độ cao ứng với

. Kết quả suất liều ở bảng 3.12 dưới đây khảo sát theo sự thay đổi của

trục x.

Bảng 3.12. Suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp phòng X quang Toshiba

khi giảm kích thước phòng

Suất liều trong Suất liều ngoài

)h/Svµ

= −

(

199

cm ;

(

218

cm ;

y =

185, 625

)

185, 625

)

Số thứ phòng ( phòng ( Trục x (cm) tự điểm

1, 650 10−×

8,180 10×

1 -120

2, 431 10×

3, 750 10−×

2 -90

5, 299 10×

1,824 10−×

3 -60

3,106 10×

1,524 10−×

4 -30

9, 276 10×

2, 617 10−×

5 0

5, 079 10×

1,561 10−×

6 30

3,542 10×

7,807 10−×

7 60

3, 759 10×

7, 400 10−×

8 90

2,355 10×

7, 497 10−×

9 120

Nhận xét: Suất liều ở trong phòng có tăng so với lúc chưa giảm kích thước vì

10÷

khi giảm kích thước thì những điểm nay gần nguồn phát hơn, tuy nhiên sau khi đi

qua lớp rào cản gồm gạch rỗng và chì thì suất liều giảm mạnh lần. Trong

3, 750 10

/Sv hµ−×

bảng 3.12, chúng tôi lấy điểm có suất liều lớn nhất sau khi đi qua rào cản gồm gạch

rỗng và chì là tương ứng liều hiệu dụng trung bình trong một

0,00357 10−×

mSv nhỏ hơn 1 mSv, đảm bảo an toàn bức xạ với dân chúng năm là

và môi trường xung quanh theo Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001.

3.2.7. Ảnh hưởng của tán xạ

Để khảo sát ảnh hưởng của tán xạ, chúng tôi tiến hành tính toán suất liều tại

185, 625

các điểm bên trong phòng ven tường đã khảo sát ở trên với điều kiện không còn

tường che chắn. Các điểm này có cùng độ cao với nguồn phát ứng với

, sau đó so sánh kết quả giữa khi có tường che chắn và không có tường. Bảng 3.13

dưới đây là kết quả suất liều tại những điểm đã khảo sát ở mục 3.2.4 khi không có

tường che chắn. Số thứ tự các điểm cũng ứng như hình 3.9 trong trường hợp không

có tường che chắn.

Bảng 3.13. Suất liều tại một số điểm khi không có tường che chắn.

/Sv hµ

Tỉ số giữa suất liều Suất liều ( Số thứ tự Tọa độ (x; y) giữa có tường và điểm ) không có tường

1, 445 10×

(199; -220) 1 1,12

1,950 10×

(199; -190) 2 1,13

2, 238 10×

(199; -160) 3 1,14

2,537 10×

(199; -130) 4 1,11

2,933 10×

(199; -100) 5 1,17

2,981 10×

(199; -70) 6 1,30

3,320 10×

(199; -40) 7 1,32

9, 735 10×

(199; -10) 8 1,29

1,572 10×

(199; 20) 9 1,10

2, 036 10×

(199; 50) 10 1,28

2, 229 10×

(199; 80) 11 1,13

1,971 10×

(199; 110) 12 1,12

1,501 10×

(199; 140) 13 1,15

1,146 10×

(199; 170) 14 1,24

1, 072 10×

(199; 200) 15 1,21

7,835 10×

(199; 230) 16 1,12

1, 769 10×

(-199; -220) 17 1,25

1,900 10×

(-199; -190) 18 1,38

2, 490 10×

(-199; -160) 19 1,27

2,801 10×

(-199; -130) 20 1,36

3, 713 10×

(-199; -100) 21 1,31

5, 065 10×

(-199; -70) 22 1,37

8,937 10×

(-199; -40) 23 1,35

4, 627 10×

(-199; -10) 24 1,19

1,523 10×

(-199; 20) 25 1,10

1, 261 10×

(-199; 50) 26 1,20

6,568 10×

(-199; 80) 27 1,31

4, 046 10×

(-199; 110) 28 1,11

2, 089 10×

(-199; 140) 29 1,20

9,876 10×

(-199; 170) 30 1,35

6, 268 10×

(-199; 200) 31 1,32

4,973 10×

(-199; 230) 32 1,21

2,919 10×

(-180; 259) 33 1,31

2,371 10×

(-150; 259) 34 1,39

3,889 10×

(-120; 259) 35 1,23

3,992 10×

(-90; 259) 36 1,28

3, 017 10×

(-60; 259) 37 1,31

9,354 10×

(-30; 259) 38 1,24

7, 035 10×

(0; 259) 39 1,20

5, 424 10×

(30; 259) 40 1,35

5,187 10×

(60; 259) 41 1,31

4,575 10×

(90; 259) 42 1,32

3,968 10×

(120; 259) 43 1,32

3,358 10×

(150; 259) 44 1,35

3,114 10×

(180; 259) 45 1,36

2, 248 10×

(-180; -259) 46 1,30

1,506 10×

(-150; -259) 47 1,30

1, 791 10×

(-120; -259) 48 1,33

1,905 10×

(-90; -259) 49 1,33

1, 647 10×

(-60; -259) 50 1,23

9,381 10×

(-30; -259) 51 1,22

3,562 10×

(0; -259) 52 1,21

2, 470 10×

(30; -259) 53 1,34

2,127 10×

(60; -259) 54 1,28

2, 003 10×

(90; -259) 55 1,36

1,574 10×

(120; -259) 56 1,33

1, 244 10×

(150; -259) 57 1,35

1, 087 10×

(180; -259) 58 1,32

Nhận xét: So sánh giữa suất liều khi có tường che chắn và khi không có tường che

÷ 1,10 1,35

chắn thì nhận được kết quả là suất liều khi có tường che chắn lớn hơn khoảng

lần so với khi không có tường che chắn. Kết quả này rút ra được, ảnh

hưởng của tán xạ làm suất liều tăng trong khoảng 10% 35%÷ so với khi không có

tán xạ.

3 g/cmP

P, là một khoáng

3.2.8. Tiết kiệm chi phí xây dựng

Barit có công thức BaSOR4R có khối lượng riêng: 4,3 4, 7÷

vật tương đối phổ biến và là nguồn cung cấp bari chủ yếu cho công nghiệp hóa chất.

Barit nhìn chung có màu trắng hoặc không màu. Barit tồn tại chủ yếu trong các mỏ

và được tạo thành từ nhiều phương thức khác nhau, trong đó có quá trình sinh học,

nhiệt dịch và hóa hơi.

Một trong những tính chất của barit là khả năng chống phóng xạ. Barit có khả

năng hấp thụ tia X, bê tông nặng với thành phần barit có tác dụng che chắn phóng

xạ, đảm bảo an toàn. Đồng thời barit là chất liệu rẻ tiền, không gây nhiễm độc và

làm giảm khả năng tán xạ nên barit được sử dụng làm các rào cản che chắn bức xạ

trong các cơ sở y tế và trong xây dựng lò phản ứng hạt nhân.

Ngày nay barit được sử dụng rộng rãi trong việc che chắn bức xạ, barit có giá

thành rẻ hơn nhiều so với chì. Do đó, để tiết kiệm chi phí khi xây dựng, người ta có

thể thay thế chì bằng barit. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là vẫn phải đảm bảo an toàn

bức xạ. Do đó, trong phần này chúng tôi tiến hành khảo sát thay thế chì bằng barit

và đánh giá mức độ an toàn, từ đó so sánh mức đo che chắn của barit so với chì.

Để khảo sát tính che chắn của barit, chúng tôi tiến hành tính toán suất liều tại

các điểm bên ngoài phòng ven tường đã khảo sát ở trên với điều kiện thay 2 mm chì

185, 625

bằng 2 mm barit, các điểm này có cùng độ cao với nguồn phát ứng với

, sau đó so sánh kết quả giữa tường khi lót chì và khi lót barit. Bảng

3.14 dưới đây là kết quả suất liều tại những điểm đã khảo sát ở mục 3.2.4 khi thay

thế 2 mm chì lót tường bằng 2 mm barit. Số thứ tự các điểm cũng ứng như hình 3.9.

Bảng 3.14. Suất liều tại một số điểm khi thay vật liệu tường che chắn 2 mm chì

bằng 2 mm barit.

/Sv hµ

Tỉ số giữa suất liều Số thứ tự Suất liều ( ) Tọa độ (x; y) giữa 2 mm barit điểm và 2 mm chì

2, 047 10−×

7, 20 10×

(218; -220) 1

5, 097 10−×

5, 41 10×

(218; -190) 2

4, 07 10×

1, 233 10−×

(218; -160) 3

2,872 10−×

3,12 10×

(218; -130) 4

2,15 10×

5, 419 10−×

(218; -100) 5

1, 005 10−×

3, 24 10×

(218; -70) 6

1, 628 10−×

2,53 10×

(218; -40) 7

2,16 10×

(218; -10) 2,418 8

1,97 10×

(218; 20) 2,123 9

1,81 10×

1,511 10−×

(218; 50) 10

1,50 10×

(218; 80) 6,240 11

1, 02 10×

(218; 110) 1,817 12

1, 27 10×

(218; 140) 3,419 13

9,84 10×

(218; 170) 3,177 14

9,88 10×

(218; 200) 3,176 15

1, 406 10−×

4,98 10×

(218; 230) 16

2,341 10−×

3,10 10×

(-218; -220) 17

3,991 10−×

2,37 10×

(-218; -190) 18

7, 010 10−×

1,82 10×

(-218; -160) 19

8, 606 10−×

7,96 10×

(-218; -130) 20

1, 042 10−×

3,81 10×

(-218; -100) 21

1,344 10−×

2, 06 10×

(-218; -70) 22

1, 277 10−×

1,14 10×

(-218; -40) 23

3,39 10×

6, 674 10−×

(-218; -10) 24

1,12 10×

1,883 10−×

(-218; 20) 25

2, 489 10−×

1,96 10×

(-218; 50) 26

3, 71 10×

(-218; 80) 3,341 27

6, 65 10×

6, 020 10−×

(-218; 110) 28

1, 44 10×

6,898 10−×

(-218; 140) 29

6, 654 10−×

3, 44 10×

(-218; 170) 30

4, 745 10−×

3, 67 10×

(-199; 200) 31

4,17 10×

6, 085 10−×

(-218; 230) 32

1, 038 10−×

3, 09 10×

(-180; 278) 33

2, 44 10×

(-150; 278) 2,747 34

2, 48 10×

(-120; 278) 3,929 35

2,15 10×

(-90; 278) 3,755 36

2, 21 10×

(-60; 278) 3,388 37

2, 47 10×

(-30; 278) 1,944 38

1, 495 10−×

1,33 10×

(0; 278) 39

4,14 10×

1, 254 10−×

(30; 278) 40

1, 096 10−×

4,88 10×

(60; 278) 41

7,994 10−×

3,19 10×

(90; 278) 42

3,572 10−×

4,17 10×

(120; 278) 43

3,170 10−×

3, 44 10×

(150; 278) 44

1,558 10−×

3,55 10×

(180; 278) 45

3,994 10−×

1,10 10×

(-180; -278) 46

4,929 10−×

1, 25 10×

(-150; -278) 47

1,17 10×

4,869 10−×

(-120; -278) 48

8, 437 10−×

5,14 10×

(-90; -278) 49

3,529 10−×

1,88 10×

(-60; -278) 50

3, 485 10−×

1, 60 10×

(-30; -278) 51

1, 43 10×

2,861 10−×

(0; -278) 52

1, 62 10×

2, 401 10−×

(30; -278) 53

2,12 10×

2, 045 10−×

(60; -278) 54

1, 22 10×

6,970 10−×

(90; -278) 55

1,967 10−×

6,39 10×

(120; -278) 56

1, 614 10−×

1, 00 10×

(150; -278) 57

1,134 10−×

1, 41 10×

(180; -278) 58

10÷

Nhận xét: Khi chúng tôi thay 2 mm chì lót tường bằng 2 mm barit, suất liều

ghi nhận sau rào cản barit cao gấp lần so với rào cản chì. Sau đó chúng tôi

thay đổi bề dày barit và tính toán suất liều ở một số điểm để tìm bề dày che chắn

tương ứng với chì dày 2 mm, chúng tôi thay đổi trong hai trường hợp sau:

- Trường hợp 1: Chúng tôi khảo sát khi bề dày tường không đổi (17 cm), chúng

tôi thay đổi bề dày của gạch rỗng và bề dày của barit. Kết quả chúng tôi nhận được

barit dày 0,52 cm và gạch rỗng dày 16,48 cm có kết quả tương ứng với chì dày 0,2

cm và gạch rỗng dày 16,8 cm. Kết quả mô phỏng với tường gồm 0,52 cm barit và

16,48 cm gạch rỗng được trình bày ở cột 3 trong bảng 3.15 ở phụ lục 3.

- Trường hợp 2: Chúng tôi khảo sát khi bề dày của gạch rỗng không đổi (16,8

cm) nhưng bề dày barit và bề dày tường thay đổi. Kết quả chúng tôi nhận được barit

dày 0,49 cm, khi đó tường dày 17,29 cm có kết quả tương ứng với tường gồm chì

dày 0,2 cm và gạch rỗng dày 16,8 cm. Kết quả mô phỏng với với tường dày 17,29

cm gồm barit dày 0,49 cm và gạch rỗng dày 16,8 cm được trình bày ở cột 4 trong

bảng 3.15 ở phụ lục 3.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Với mục tiêu đánh giá an toàn che chắn trong phòng X quang chẩn đoán bằng

chương trình MCNP, trong luận văn này, chúng tôi đã thực hiện được các vấn đề

- Tìm hiểu tổng quan về tia X, máy phát tia X và tổng quan về chương trình

MCNP.

- Đo đạc kích thước phòng và giá trị thực nghiệm suất liều tại một số vị trí điểm

trong phòng X quang chẩn đoán ở bệnh viện Nguyễn Trãi.

- Sử dụng chương trình MCNP5 để mô phỏng phòng máy X quang và ống phát

tia X ở bệnh viện Nguyễn Trãi.

- Khảo sát phân bố liều ven tường trong và ngoài phòng X quang chúng tôi

P, chúng tôi nhận

2 - Khảo sát phân bố liều khi giảm kích thước phòng còn 12 mP

nhận thấy đảm bảo an toàn bức xạ.

xét vẫn đảm bảo an toàn bức xạ.

- Khảo sát ảnh hưởng của tán xạ lên suất liều bằng cách khảo sát phân bố suất

liều tại những điểm ven tường khi có tường và khi không có tường, chúng tôi nhận

được kết quả suất liều khi có tường cao hơn khoảng 1,10 1,35 lần so với khi không

tại vị trí cách có tường. Điều này chứng tỏ chùm tán xạ chiếm khoảng 10% 35%÷

tường 1 cm.

- Để tiết kiệm chi phí chúng tôi thay thế vật liệu che chắn là chì bằng vật liệu

10÷

che chắn khác là barit và chúng tôi nhận được kết quả là suất liều sau rào cản barit

cao gấp lần so với rào cản chì và chúng tôi đã tìm ra được bề dày của barit

tương ứng với bề dày thực tế của tường. Đồng thời hiện nay một số phòng X quang

sử dụng bê tông nặng với thành phần barit có tác dụng che chắn phóng xạ, đảm bảo

an toàn, loại bê tông này nhẹ hơn, không bị hiện tượng suy giảm hấp thụ theo thời

gian và độc tính cao như chì, giảm ô nhiễm môi trường mà giá thành chỉ bằng 2/3

vật liệu chì.

Luận văn trên vẫn còn một số hạn chế sau:

- Chưa khảo sát phân bố liều trong và xung quanh phòng máy ở chế độ chụp

phổi khi bệnh nhân đứng sát bucky phổi.

- Cần khảo sát thêm nhiều loại các vật liệu khác, hoặc thay đổi tỷ lệ tham gia

của các thành phần.

- Tận dụng nhiều hơn các ưu điểm của chương trình MCNP, như sử dụng tally

fmesh của MCNP5, sử dụng việc giảm phương sai để tăng hiệu quả của việc chạy

chương trình.

- Cần tiến hành lấy số liệu thực nghiệm đối với chùm tia tán xạ trong phòng để

so sánh với giá trị mô phỏng.

- Mong rằng các hạn chế này là mục tiêu nghiên cứu cho các đề tài tiếp theo.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt.

Võ Thị Thùy Dung (2012), Khảo sát phân bố suất liều xung quanh 1.

phòng X quang chẩn đoán y tế bằng chương trình MCNP, Luận văn thạc

sỹ, Trường Đại học Sư Phạm, Tp.HCM.

PGS.TS. Ngô Quang Huy (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nhà xuất bản 2.

Khoa học và Kỹ Thuật.

Nguyễn Thị Trúc Linh (2012), Nghiên cứu vật liệu che chắn trong phòng 3.

X quang chẩn đoán bằng chương trình MCNP, Khóa luận tốt nghiệp,

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM.

Trương Thị Hồng Loan (2005), Phương pháp Monte-Carlo, Chuyên đề 4.

luận án, Trường ĐHKHTN Tp.HCM.

Đặng Nguyên Phương (2012), Hướng dẫn sử dụng MCNP cho hệ điều 5.

hành Windows, Tài liệu lưu hành nội bộ, Trường ĐHKHTN Tp.HCM.

Sở Khoa học Công nghệ Tp.HCM (2001), Tổng hợp kết quả khảo sát 6.

kích thước phòng X-quang 2009-2010, Tài liệu nội bộ, Sở Khoa học và

Công nghệ Tp.HCM.

Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nhà xuất bản Đại học 7.

Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh.

TCVN 6561:1999 (1999), An toàn bức xạ ion hóa tại các cơ sở X quang 8.

y tế, Viện Năng lượng Hạt nhân biên soạn, Bộ Khoa học và Công nghệ

Môi trường ban hành.

Nguyễn Thanh Vương (2011), Nghiên cứu và ứng dụng vật liệu che chắn 9.

phòng X quang trong chẩn đoán y tế, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại

học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM.

Tiếng Anh.

J. Kenneth Shultis and Richard E. Faw (2005), An introduction to the 10.

MCNP code.

X-5 Monte Carlo Team (2003), MCNP- A General Monte Carlo N- 11.

Partical Transport Code, Verson 5 – LosAlamos, LA – CP-03-0245.

Website

http://www.tailieu.vn/ 12.

http://www.thietbiysinh.com.vn/ 13.

7Thttp://botbarite.com/site/vat-lieu-atbx/bot-barite-baso4-che-chan-

http://www.wikipedia.org 14.

15.

atbxp110904.html7T

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1: CÁC ẤN PHẨM VỀ AN TOÀN VÀ KIỂM SOÁT BỨC XẠ

VIỆT NAM

1. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 1638-75 có hiệu lực từ ngày 1/1/1975 “Ký

hiệu bằng hình vẽ trên sơ đồ điện bộ dò bức xạ ion hóa”.

2. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 3727-82 “Chất thải phóng xạ và bán phóng xạ,

tẩy xạ, sol khí phóng xạ - Thuật ngữ và định nghĩa”.

3. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4397-87 có hiệu lực từ ngày 1/1/1988 “Quy

phạm An toàn bức xạ ion hóa”.

4. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4498-88 có hiệu lực từ ngày 1/1/1989 “Phương

tiện bảo vệ tập thể chống ion hóa – Yêu cầu kỹ thuật”.

5. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4985-89 có hiệu lực từ ngày 1/7/1990 “Quy

phạm vận chuyển An toàn chất phóng xạ”.

6. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 5134-90 “An toàn bức xạ - Thuật ngữ và định

nghĩa”.

7. “Pháp lệnh An toàn và kiểm soát bức xạ” được Ủy ban Thường vụ Quốc hội

nước CHXHCN Việt Nam thông qua ngày 25/6/1996, được chủ tịch nước

CHXHCN Việt Nam ký sắc lệnh công bố số 50L/CTN ngày 3/7/1996 có hiệu

lực từ ngày 1/1/1997.

8. “Nghị định của Chính phủ quy định chi tiết về thi hành Pháp lệnh An toàn và

kiểm soát bức xạ”, số 50/1998/NĐ-CP ban hành ngày 16/7/1998.

9. “Nghị định của Chính phủ về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực An

toàn và kiểm soát bức xạ”, số 19/2001/NĐ-CP, ngày 15/11/2001.

10. “Thông tư liên tịch Hướng dẫn việc thực hiện an toàn bức xạ trong y tế”, số

2237/1999/TTLL/BKCNMT-BYT, ngày 28/12/1999 của Bộ Khoa học, Công

nghệ và Môi trường và Bộ Y tế.

11. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6561:1999 “An toàn bức xạ ion hóa tại các cơ

sở X quang y tế”.

12. 5 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6853:2001 (ISO 2919:1999) “An toàn bức xạ

– Nguồn phóng xạ kín – Yêu cầu chung và phân loại”.

13. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6854:2001 (ISO 8690:1988) “An toàn bức xạ –

Tẩy xạ cho bề mặt bị nhiễm xạ – Phương pháp thử nghiệm và đánh giá tính

dễ tẩy xạ”.

14. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6866:2001 “An toàn bức xạ - Giới hạn liều

chiếu đối với nhân viên bức xạ và dân chúng”.

15. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6867:2001 “An toàn bức xạ - Vận chuyển an

toàn chất phóng xạ. Phần 1: Quy định chung”.

16. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6868:2001 “An toàn bức xạ - Quản lý chất thải

phóng xạ - Phân loại chất thải phóng xạ”.

17. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6869:2001 “An toàn bức xạ - Chiếu xạ y tế -

Quy định chung”.

18. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6870:2001 “An toàn bức xạ - Miễn trừ khai

báo, đăng ký và xin giấy phép an toàn bức xạ”.

19. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 6892:2001 (ISO 11938:1997) “An toàn bức xạ

- Bức xạ gamma và tia X – Liều kế bỏ túi kiểu tụ điện đọc gián tiếp hoặc trực

tiếp”.

20. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7707:2002 (ISO 1757:1996) “An toàn bức xạ -

Liều kế phim dùng cho cá nhân”.

21. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7078:2002 (ISO 7503-1:1988) “An toàn bức

xạ -Đánh giá nhiễm xạ bề mặt”.

22. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7173:2002 (ISO 9271:1992) “An toàn bức xạ -

Tẩy rửa bền mặt bị nhiễm xạ - Thử nghiệm các tác nhân tẩy xạ do vải”.

23. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7174:2002 (ISO 12794:2000) “Năng lượng hạt

nhân – An toàn bức xạ - Liều kế nhiệt phát quang dùng cho cá nhân để đo

liều bức xạ các đầu chi và mắt”.

24. Quyết định của Bổ trưởng Bộ Y tế số 3733/2002/QĐ-BYT ngày 10/10/2002

về việc ban hành 21 tiêu chuẩn vệ sinh lao động, 5 nguyên tắc và 7 thông số

vệ sinh lao động.

25. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7247:2003 (CODEX STAN 106-1983) “Thực

phẩm chiếu xạ - Yêu cầu chung”,

26. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7248:2003 (ISO 15554:1998) “Tiêu chuẩn

thực hành đo liều áp dụng cho thiết bị chiếu xạ gamma dùng để xử lý thực

phẩm”.

27. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7249:2003 (ISO 15562:1998) “Tiêu chuẩn

thực hành đo liều áp dụng cho thiết bị chùm tia electron và bức xạ hãm

(Bremsstrahlung) dùng để xử lý thực phẩm”.

28. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 7250:2003 (CAC/RCP 19-1979, Rev. 1983)

“Quy phạm vận hành thiết bị chiếu xạ xử lý thực phẩm”.

PHỤ LỤC 2: INPUT FILE

C Dinh nghia nguon

10 7 -19.7 (-96 97 -98) imp:p,e=1 $ anode hop kim vonfram-reni

12 9 -2.7 (-94 95 67 -68 69 -70) imp:p,e=1 $ Tam loc nhom

13 2 -11.34 (-88 89 67 -68 69 -70) (90: -91: 92: -93) imp:p,e=1 $ Lop chi duoi day

2mm

14 2 -11.34 (-82 83 67 -68 69 -70) (84: -85: 86: -87) imp:p,e=1 $ Lop chi giua day

2mm

15 2 -11.34 (-65 81 67 -68 69 -70) (71: -72: -73: 74) imp:p,e=1 $ Lop chi tren cung

day 3mm

16 4 -0.001205 (-57 -58 59) imp:p,e=1 $ Khong khi thay thep cua ong phat

17 3 -7.86 (-79 59 -80)#25#16 imp:p,e=1 $ Cua thep

18 4 -0.001205 (60 -66 -75 76 77 -78 ) imp:p,e=1 $ Khong khi dau duoi collimator

19 4 -0.001205 (-59 65 -71 72 73 -74) imp:p,e=1 $ Khong khi dau tren collimator

20 3 -7.86 (-59 60 61 -62 63 -64) (65: -66: -67: 68: -69: 70)#18#19 imp:p,e=1 $ Vo

collimator

25 8 -1.25 (-56 57 -58) imp:p,e=1 $ Cua nhua

30 7 -19.7 -55 imp:p,e=1 $ Anode hinh not cut

35 0 (46 -47 -48)#30#10 imp:p,e=1 $ Chan khong trong thuy tinh ong

40 6 -2.23 (43 -44 -45) (-46: 47: 48) imp:p,e=1 $ Thuy tinh ong

45 3 -7.86 (49 -50 -51) (-52: 53: 54)#25#17 imp:p,e=1 $ Boc thep

50 5 -6.22 (-36 37 38 -39 40 -41) imp:p,e=1 $ Kinh chi

51 4 -0.001205 (-36 37 3 -21 40 -41)# 50 imp:p,e=1 $KK kinh chi

60 4 -0.001205 (31 -21 -32 33 5 -28) imp:p,e=1 $KK cua phu

70 2 -11.34 (34 -35 -32 33 5 -28) imp:p,e=1 $ chi cua phu

80 3 -7.86 (3 -31 -32 33 5 -28)#70 imp:p,e=1 $ Thep cua phu

90 4 -0.001205 (25 -19 -26 27 5 -28) imp:p,e=1 $KK cua chinh

100 2 -11.34 (29 -30 -26 27 5 -28) imp:p,e=1 $ chi cua chinh

110 3 -7.86 (1 -25 -26 27 5 -28)#100 imp:p,e=1 $ Thep cua chinh

120 1 -1.60 (1:-2:3:-4:-5:6) (-7 8 -9 10 11 -12)#90&

#100#110#60#70#80#50#51#145#146 imp:p,e=1 $Gach rong

130 2 -11.34 (7: -8: 9: -10 :-11 :12) (-13 14 -15 16 17 -18)&

#90#60#50#51 imp:p,e=1 $Chi lot tuong

140 1 -1.60 (13: -14: 15: -16 : -17: 18) (-19 20 -21 22 23 -24)&

#90#60#50#51 imp:p,e=1 $Gach rong

145 10 -2.3 (-1 2 -3 4 6 -12) imp:p,e=1

146 10 -2.3 (-1 2 -3 4 18 -24) imp:p,e=1

150 4 -0.001205 (-1 2 -3 4 5 -6)#35#40#45#30 &

#25#20#18 #19#17#16#15#14#13#12#10 imp:p,e=1 $ KK trong phong

160 4 -0.001205 -42 (19:-20:21:-22:-23:24) imp:p,e=1 $ KK ngoai

phong

170 0 42 imp:p,e=0 $ Chan khong

C **********Dinh nghia mat*************

C ******Gach rong va chi***********

1 PX 200

2 PX -200

3 PY 260

4 PY -260

5 PZ 0

6 PZ 350

7 PX 208.4

8 PX -208.4

9 PY 268.4

10 PY -268.4

11 PZ -8.4

12 PZ 358.4

13 PX 208.6

14 PX -208.6

15 PY 268.6

16 PY -268.6

17 PZ -8.6

18 PZ 358.6

19 PX 217

20 PX -217

21 PY 277

22 PY -277

23 PZ -17

24 PZ 367

C *********cua chinh*************

25 PX 204.5

26 PY 200

27 PY 35

28 PZ 220

29 PX 202.15 $chi cua mat sau

30 PX 202.35 $ chi cua mat truoc

C *************cua phu************

31 PY 264.5

32 PX 186

33 PX 102

34 PY 262.15

35 PY 262.35

C *************kinh chi************

36 PX -38

37 PX -72

38 PY 268

39 PY 269

40 PZ 105

41 PZ 140

C **********chan khong***********

42 SO 1000

C *********thuy tinh ong************

43 PY 6

44 PY 26

45 C/Y -93 189 5.5

46 PY 6.2

47 PY 25.8

48 C/Y -93 189 5.3

C ***********boc thep ngoai cung*********

49 PY -8

50 PY 40

51 C/Y -93 189 7

52 PY -7.8

53 PY 39.8

54 C/Y -93 189 6.8

C **********anode************

55 TRC -93 16 189 0 -0.4783 0 2.25 4.5

C **********cua nhua************

56 PZ 182.5

57 PZ 182

58 C/Z -93 16 2.0635

C *************Vo collimator**************

59 PZ 180.5 $ Tren (1)

60 PZ 163 $ Cao 17.5cm duoi (1)

61 PY 5

62 PY 27 $ Rong 22 cm

63 PX -108

64 PX -78 $ Dai 30

65 PZ 180.4 $ Tren (2)

66 PZ 163.1 $ duoi (2)

67 PY 5.1

68 PY 26.9

69 PX -107.9

70 PX -78.1

C ************Khong khi dau tren va duoi collimator***********

71 PY 18.0635

72 PY 13.9365

73 PX -95.0635

74 PX -90.9365

75 PY 19.0625

76 PY 12.9375

77 PX -96.0625

78 PX -89.9375

C **************Cua thep cua ong phat tia X**********

79 PZ 182.5

80 C/Z -93 16 4.5635

C ********Cac lop chi trong collimator va tam loc Al*********

81 PZ 180.1 $ Chi tren , rong bang cua dau tren

82 PZ 167.8 $ Lop chi giua

83 PZ 167.6 $ day 2mm

84 PX -90.5145

85 PX -95.4855 $ be rong 4.971cm

86 PY 18.4855

87 PY 13.5145

88 PZ 164.4 $ Chi duoi

89 PZ 164.2 $ day 2mm

90 PX -90.114

91 PX -95.886 $ be rong 5.772

92 PY 18.886

93 PY 13.114

94 PZ 178.9

95 PZ 178.88

C **********phan sau cua anode***************

96 PY 15.5217

97 PY 15.0217

98 C/Y -93 189 4.5

mode p e

m1 008000 -0.50542 013000 -0.19573 014000 -0.28487 026000 -0.01398 $ Gach

rong

m2 082000 1 $ chi

m3 006000 -0.0062 025000 -0.0045 026000 -0.9893 $thep

m4 006000 -0.000124 007000 -0.755268 008000 -0.231781 018000 -0.012827

$KK

m5 008000 -0.156453 014000 -0.080866 022000 -0.008092 &

033000 -0.002651 082000 -0.751938 $Kinh chi

m6 005000 0.040066 008000 0.539559 &

11000 0.028191 13000 0.011644 &

14000 0.377220 19000 0.003321

m7 074000 0.75 075000 0.25 $ Anode

m8 001000 0.057444 006000 0.774589 008000 0.167968 $ Cua nhua

m9 013000 1 $ Nhom

m10 001000 -0.022100 006000 -0.002484 008000 -0.574930 011000 -0.015208 &

012000 -0.001266 013000 -0.019953 014000 -0.304627 019000 -0.010045 &

020000 -0.042951 026000 -0.006436 $ Be tong

C ***** Dinh nghia nguon ******************************************

SDEF POS=-93 20 185.625 X=d3 Y=d1 Z=d2 PAR=3 ERG=70E-3 VEC=0 -1 0

DIR=1

SI1 19.925 20.075

SP1 0 1

SI2 185.27 185.98

SP2 0 1

SI3 -93.355 -92.645

SP3 0 1

C ***** Tally *****************************************************

C ***** Tinh suat lieu tai mot diem *******************************

F5:p -93 16 84.355 -0.3

de5 0.01 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1 0.15 0.2 0.3 &

0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.5 2 3 4 5 6 8 10

df5 2.78E-06 1.11E-06 5.88E-07 2.56E-07 1.56E-07 1.20E-07 1.11E-07 &

1.20E-07 1.47E-07 2.38E-07 3.45E-07 5.56E-07 7.69E-07 9.09E-07 &

1.14E-06 1.47E-06 1.79E-06 2.44E-06 3.03E-06 4.00E-06 4.76E-06 &

5.56E-06 6.25E-06 7.69E-06 9.09E-06

fm5 1.755E22 $ 281.25mA*6.24E15*10E4

nps 10000000

PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ SUẤT LIỀU KHI THAY BỀ DÀY BARIT ĐỂ CÓ

KẾT QUẢ TƯƠNG ỨNG VỚI THỰC TẾ.

Bảng 3.15 dưới đây là kết quả khảo sát tại một số điểm của mặt ven tường tiếp

185, 625

giáp với hành lang bệnh viện, các điểm này có cùng độ cao với nguồn phát ứng với

khi thay thế bề dày của barit để tìm kết quả tương ứng với khi tường

được xây bằng gạch rỗng dày 16,8 cm và chì dày 0,2 cm (kết quả ở bảng 3.4 và

3.5).

/Sv hµ

Bảng 3.15. Suất liều khi thay đổi bề dày của barit cho phù hợp với thực tế.

Suất liều ( ) Suất liều ( )

Số thứ tự khi tường gồm barit khi tường gồm barit Tọa độ (x; y) điểm dày 0,52 cm và gạch dày 0,49 cm và gạch

rỗng dày 16,48 cm rỗng dày 16,8 cm

3,102 10−×

2,870 10−×

(218; -220) 1

9, 495 10−×

1, 023 10−×

(218; -190) 2

3, 056 10−×

3, 283 10−×

(218; -160) 3

9, 295 10−×

9,950 10−×

(218; -130) 4

2,541 10−×

2, 711 10−×

(218; -100) 5

3,354 10−×

3,383 10−×

(218; -70) 6

6, 764 10−×

6,959 10−×

(218; -40) 7

1, 022 10−×

1, 027 10−×

(218; -10) 8

1, 021 10−×

1,155 10−×

(218; 20) 9

7,857 10−×

8, 071 10−×

(218; 50) 10

3,869 10−×

4, 011 10−×

(218; 80) 11

1, 767 10−×

1,815 10−×

(218; 110) 12

2,505 10−×

2, 710 10−×

(218; 140) 13

3, 204 10−×

2,853 10−×

(218; 170) 14

3,195 10−×

3, 215 10−×

(218; 200) 15

3,105 10−×

2,808 10−×

(218; 230) 16

7,312 10−×

8, 070 10−×

(-218; -220) 17

1, 792 10−×

1, 719 10−×

(-218; -190) 18

3, 484 10−×

3,338 10−×

(-218; -160) 19

1,113 10−×

1,136 10−×

(-218; -130) 20

2,560 10−×

2, 645 10−×

(-218; -100) 21

6,992 10−×

7, 489 10−×

(-218; -70) 22

1, 205 10−×

1,169 10−×

(-218; -40) 23

1,913 10−×

1,907 10−×

(-218; -10) 24

1,875 10−×

1, 712 10−×

(-218; 20) 25

1,356 10−×

1,348 10−×

(-218; 50) 26

8,849 10−×

9, 754 10−×

(-218; 80) 27

9,144 10−×

9,885 10−×

(-218; 110) 28

4,847 10−×

5, 022 10−×

(-218; 140) 29

2, 011 10−×

2, 207 10−×

(-218; 170) 30

1, 433 10−×

1,387 10−×

(-218; 200) 31

1, 410 10−×

1,551 10−×

(-218; 230) 32

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU

100 KHẢO SÁT AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG MÁY X QUANG CHẨN ĐOÁN THÔNG THƯỜNG BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP

Nguyễn Thị Trúc Linh(a), Trương Thị Hồng Loan(a), Văn Thành Trọng(b), Trần Thị Anh Châu(c)

(a)Khoa Vật lý-Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-TP.HCM (b)Trường Đại học Cần Thơ, (c)Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM

Email: tthloan@phys.hcmuns.edu.vn

2.3. Khảo sát tính che chắn của các vật liệu khác nhau

I. GIỚI THIỆU

Khảo sát tính che chắn của bê tông

Ngày nay, với sự phát triển ngày càng cao của khoa học kỹ thuật nói chung và thiết bị y tế nói riêng, thiết bị X quang đã được đưa vào sử dụng rộng rãi. Thiết bị X quang không còn là thiết bị đặc thù chỉ được sử dụng trong các bệnh viện mà các cơ sở y tế tư nhân cũng có thể trang bị thiết bị này. Chính việc sử dụng rộng rãi đó đã đặt ra một vấn đề không nhỏ là đảm bảo an toàn khi xây dựng phòng chụp X quang.

 Suất liều tại các điểm khảo sát bên ngoài phòng cho trường hợp tường chắn chỉ gồm bê tông là khoảng 10-8µSv/h. Như vậy, khả năng che chắn của bê tông thấp hơn 103 đến 105 lần khả năng che chắn của tường gồm bê tông và chì. Tuy nhiên, suất liều ghi nhận được nằm trong mức giới hạn an toàn do chúng tôi mô phỏng bê tông thường ở điều kiện phân bố đồng đều về mật độ vật chất, thực tế, tường bê tông có mật độ vật chất thành phần được hòa trộn không đều.

Khảo sát tính che chắn của thạch cao



Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng chương trình mô phỏng Monte Carlo MCNP [3] để mô phỏng phòng máy X quang chẩn đoán thông thường tại bệnh viện Nhi Đồng I. Chúng tôi khảo sát suất liều trong và ngoài phòng X quang và khảo sát khả năng che chắn của một số loại vật liệu cơ bản xây dựng phòng X quang như bê tông, thạch cao, barit, chì. Từ đó, đánh giá an toàn che chắn của phòng X quang tại bệnh viện Nhi Đồng I và khả năng che chắn của các loại vật liệu theo khuyến cáo của Ủy ban Quốc tế về An toàn Bức xạ ICRP[1].

Thay đổi bê tông trong tường chắn bằng thạch cao để khảo sát khả năng che chắn của thạch cao. So sánh với suất liều sau khi qua tường che chắn gồm bê tông và chì, kết quả cho thấy suất liều của chùm tia ghi nhận được sau khi đi qua thạch cao nhỏ hơn bê tông. Do đó, thạch cao che chắn tốt hơn bê tông thường.

Phòng máy X quang chẩn đoán thông thường tại bệnh viện Nhi Đồng I:

Khảo sát tính che chắn của barit



Thay chì 2mm bằng barit 2mm để khảo sát tính che chắn của barit: suất liều ghi nhận sau rào cản barit gấp 102 đến 103 lần so với suất liều ghi nhận được sau rào cản chì, tuy nhiên, vẫn nằm trong giới hạn an toàn.

Tiếp theo, chúng tôi thực hiện thay đổi bề dày barit:

- Trường hợp thứ nhất: bề dày bê tông không đổi, bề dày barit và tường thay đổi. Kết quả mô phỏng cho thấy barit dày 4,8mm có tính che chắn đương với chì 2mm. - Trường hợp thứ hai: bề dày tường không đổi, bề dày barit và bê tông thay đổi. Kết quả cho thấy tường gồm bê tông 23,49cm và barit 0,51cm có tính che chắn tương đương với tường gồm bê tông 23,8cm và chì 0,2cm. Bảng 2 trình bày suất liều ghi nhận được khi thay đổi vật liệu che chắn đối với một số điểm dọc theo

_ Tường: chì dày 0,2cm và bê tông dày 23,8cm _ Cửa: chì dày 0,2cm và thép dày 3,8cm _ Kính chì dày 1cm _ Máy X quang [2], [4]: + Hãng: Shimadzu. + Model: Collimator Type R-20J + PN/SN: 503-55050/0366M11107 + Model X tube: 1/2013CN-25 + Max KVp:150 + Al.eq: 1mm

phần tường chắn gần nguồn phát nhất.

Bảng 2. Suất liều mô phỏng cho một số trường hợp

Suất liều sau tường chắn (µSv/h)

liều

Hình 1. Mô hình phòng X quang tại bệnh viện Nhi Đồng I

STT

tông

24cm bê tông

Suất trước tường chắn (µSv/h)

Anode (Vonfram và Rhenium) [2] nghiêng một góc 160 so với phương thẳng đứng. Cathode [2] được mô tả là một mặt phẳng electron được định hướng phát electron về anode. Mặt phẳng cathode cách anode 1cm, kích thước của mặt phẳng là 1mm x 2,867mm được suy ra từ kích thước của tiêu điểm hiệu dụng 1mm x 1mm. Ngoài ra, bên dưới máy phát tia X còn có tấm lọc nhôm dày 0,1cm và collimator chì [2].

Trong công trình này chúng tôi sử dụng Tally F5 [3] để đánh giá suất liều tại các điểm khảo sát.

23.8cm bê tông +0.2cm chì 6,89E-18 3,76E-16 1,92E-13 2,02E-11 1,49E-10 3,56E-11 4,18E-13 2,13E-16

23.8cm thạch cao +0.2cm chì 1,75E-21 2,77E-18 2,76E-15 4,90E-13 4,31E-12 8,53E-13 6,31E-15 1,40E-18

23.8cm bê +0.2cm barit 2.79E-12 1.30E-12 2.04E-10 7.99E-09 4.20E-08 1.36E-08 3.28E-10 3.27E-12

23.8cm bê tông +0.48cm barit 5,83E-18 3,48E-16 1,78E-13 1,89E-11 1,39E-10 3,32E-11 3,89E-13 4,30E-16

2,54E-09 7,48E-10 4,45E-08 8,64E-07 3,59E-06 1,44E-06 1,17E-07 8,00E-10

23.49cm bê tông +0.51cm barit 2,67E-18 1,99E-16 1,10E-13 1,24E-11 9,29E-11 2,17E-11 2,40E-13 2,20E-16

1 2 3 4 5 6 7 8

II. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Kết quả thực nghiệm

Chúng tôi tiến hành thực nghiệm khảo sát suất liều chiếu của chùm sơ cấp theo khoảng cách từ nguồn

1,60E+03 3,23E+03 5,81E+03 1,03E+04 1,35E+04 1,09E+04 6,43E+03 3,05E+03 Các khảo sát trên cho thấy tầm quan trọng của việc che chắn. Vật liệu cản xạ tốt cũng như việc che

phát bằng máy RAD Check, Gammex ở chế độ đo: 70KVp, 160mA và 200ms.

Bảng 1. Kết quả khảo sát thực nghiệm:

Khoảng cách từ nguồn đến máy đo (m)

1,0

0,8

chắn an toàn sẽ đảm bảo an toàn bức xạ đối với mọi người.

0,220

0,352

Suất liều (R/mAs)

2. Kết quả mô phỏng 2.1. Khảo sát phân bố suất liều trong và ngoài phòng X quang

Chúng tôi khảo sát suất liều các điểm trong phòng cách tường 1cm ở độ cao 145,2cm, các điểm cách

trần 1cm và một số điểm bên ngoài phòng cách tường ngoài 1cm tương ứng với các điểm trong phòng.

III. KẾT LUẬN

Suất liều khảo sát tại các điểm trong phòng lớn mang giá trị từ 35,8µSv/h đến 13,4E+03µSv/h, suất liều suy giảm theo khoảng cách từ điểm khảo sát đến anode: các điểm gần nguồn phát (anode) thì giá trị suất liều cao, các điểm xa nguồn phát thì suất liều giảm dần. Sau khi đi qua lớp tường chắn gồm chì và bê tông thì chùm tia suy giảm mạnh, suất liều mang giá trị rất nhỏ xấp xỉ bằng 0 (hình 2).

Trong bài báo này, chúng tôi đã khảo sát tính an toàn che chắn của phòng máy X quang chẩn đoán thông thường tại bệnh viện Nhi Đồng I bằng chương trình mô phỏng MCNP. Đồng thời khảo sát khả năng che chắn của một số vật liệu xây dựng phòng X quang cơ bản như bê tông, thạch cao và barit.

Kết quả ghi nhận được cho thấy khả năng che chắn của phòng máy X quang tại bệnh viện Nhi Đồng I rất tốt, đảm bảo an toàn bức xạ ion hóa cho nhân viên kỹ thuật, nhân viên y tế, bệnh nhân và người dân xung quanh theo khuyến cáo của Ủy ban Quốc tế về An toàn Bức xạ ICRP đưa ra năm 1991.

Ngoài ra, việc đánh giá khả năng che chắn của một số vật liệu khảo sát cho thấy: chì là vật liệu che chắn tốt nhất, barit che chắn tốt sau chì; đánh giá barit dày khoảng 2.5 lần chì có khả năng che chắn tương đương chì. Theo đó, ta có thể thay chì bằng barit trong việc che chắn, nó sẽ làm giảm một khoảng chi phí đáng kể trong việc xây dựng che chắn, đồng thời còn giảm khả năng tán xạ và không gây ngộ độc chì. Từ kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy rào cản (barit dày 0,48cm, bê tông dày 23,8cm) có khả năng che chắn tương đương rào cản (barit dày 0,5cm, bê tông dày 23,49cm), suy ra, barit dày 0,03cm có khả năng che chắn tương đương với bê tông có bề dày 0,31cm. Như vậy, khả năng che chắn của barit gấp khoảng 10 lần khả năng che chắn của bê tông.

Các kết quả đạt được là bước đầu của việc nghiên cứu mô phỏng che chắn phòng X quang bằng chương trình MCNP. Một số hướng để phát triển đề tài như: khảo sát thêm một số vật liệu hấp thụ tia X khác để che chắn tốt hơn; thay đổi diện tích phòng và tìm diện tích tối ưu để có thể tiết kiệm diện tích, chi phí mà vẫn đảm bảo an toàn cho mọi người.

a. Sự suy giảm suất liều qua tường chắn

b. Sự suy giảm suất liều qua trần phòng

Hình 2. Sự suy giảm suất liều trong và ngoài phòng X quang tại bệnh viện Nhi Đồng I

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Văn Tạo, (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. [2] Jerrold T.Bushberg, J.Anthony Seibert, Edwin M.leidholdt, JR., Jon M.Boone, (2002), The Essential

Suất liều sau kính chì và cửa suy giảm đáng kể, sau lớp chắn bằng kính chì, suất liều suy giảm khoảng 108 lần. Cửa chính và cửa phụ của phòng X quang được làm từ chì và thép nên che chắn tốt hơn, suất liều suy giảm từ 1017 đến 1019 lần sau khi đi qua cửa phụ và suy giảm khoảng 1014 lần sau khi đi qua cửa chính. Do cửa phụ nằm cách xa nguồn phát nên có sự suy giảm lớn hơn. 2.2. Trường hợp cửa đóng không kín

Physics of Medical Imaging, second edition.

Chúng tôi đặt ra hai trường hợp để khảo sát độ an toàn bức xạ đối với nhân viên kỹ thuật và người dân.

[3] X-5 Monte Carlo Team, (2003), MCNP- A General Monte Carlo N-Partical Transport Code,

Verson 5 – LosAlamos, LA – CP-03-0245.

[4] http://www.thietbiysinh.com.vn

- Trường hợp cửa phòng X quang mở: suất liều nhỏ nhất là 8,09E-02µSv/h và suất liều cao nhất lên đến 3,67E+03µSv/h. Một số giá trị đã vượt mức an toàn cho phép. - Trường hợp cửa đóng không kín (cửa mở khoảng 1cm): suất liều tại những điểm cửa mở hay lân cận mang giá trị lớn do chùm tia không bị cản xạ, những vùng khác vẫn được che chắn an toàn.

Kết quả khảo sát cho thấy, khi chụp X quang nếu cửa phòng không được đóng kín sẽ rất nguy hiểm. Do

đó, yêu cầu cần thiết là đảm bảo cửa phải được đóng kín hoàn toàn trước khi chụp X quang.

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Đánh giá an toàn che chắn trong phòng X quang chẩn đoán bằng chương trình MCNP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Trần Thị Anh Châu

ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X QUANG CHẨN ĐOÁN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Trần Thị Anh Châu ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X QUANG CHẨN ĐOÁN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử

Mã số: 60 44 01 06

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

TS. Trương Thị Hồng Loan

Thành phố Hồ Chí Minh - 2013

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG

MỞ ĐẦU

Chương 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về tia X và máy phát tia X.

1.2. Tổng quan về chương trình MCNP

Chương 2. AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X-QUANG

CHẨN ĐOÁN Y TẾ

2.1. Nhu cầu che chắn của phòng X quang

2.2. Ảnh hưởng của bức xạ

2.3. Ý nghĩa và mục đích của việc che chắn

2.4. Các tiêu chuẩn về an toàn bức xạ

2.5. An toàn bức xạ tại các cơ sở y tế ở Việt Nam

2 (Gy/cmP

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thông số về phòng và máy X quang thường quy ở bệnh viện Nguyễn Trãi

3.2. Kết quả

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU

Nguyễn Thị Trúc Linh(a), Trương Thị Hồng Loan(a), Văn Thành Trọng(b), Trần Thị Anh Châu(c)

2.3. Khảo sát tính che chắn của các vật liệu khác nhau

I. GIỚI THIỆU

Suất liều sau tường chắn (µSv/h)

liều

Hình 1. Mô hình phòng X quang tại bệnh viện Nhi Đồng I

STT

Suất trước tường chắn (µSv/h)

1 2 3 4 5 6 7 8

II. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Kết quả thực nghiệm

Khoảng cách từ nguồn đến máy đo (m)

1,0

0,8

Suất liều (R/mAs)

2. Kết quả mô phỏng 2.1. Khảo sát phân bố suất liều trong và ngoài phòng X quang

III. KẾT LUẬN

Hình 2. Sự suy giảm suất liều trong và ngoài phòng X quang tại bệnh viện Nhi Đồng I

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Văn Tạo, (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. [2] Jerrold T.Bushberg, J.Anthony Seibert, Edwin M.leidholdt, JR., Jon M.Boone, (2002), The Essential

[4] http://www.thietbiysinh.com.vn

http://www.hcmus.edu.vn/en/htkh

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook