Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy Pet và khu vực lân cận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Lê Huỳnh Xuân Mai

TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO PHÒNG MÁY PET VÀ KHU VỰC LÂN CẬN

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

Lê Huỳnh Xuân Mai

TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO PHÒNG MÁY PET VÀ KHU VỰC LÂN CẬN

Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử

Mã số: 60 44 01 06

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Nguyễn Đông Sơn

Thành phố Hồ Chí Minh - 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các số liệu, nội dung

trong luận văn là trung thực.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 09 năm 2013.

Tác giả luận văn

Lê Huỳnh Xuân Mai

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn,

giúp đỡ nhiệt tình và những lời động viên của gia đình, quý thầy cô và các bạn. Với lòng

kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:

Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Bộ môn Vật lý nguyên tử, hạt nhân và

năng lượng cao của Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều

kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Tiến sĩ Nguyễn Đông Sơn, người thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động

viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn tốt

nghiệp.

Toàn bộ giảng viên bộ môn Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao của

Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho tôi những kiến thức

quý báu, nền tảng vững chắc để thực hiện luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã cho tôi những

đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luận văn này.

Xin gửi lời cảm ơn tới anh Nguyễn Tấn Châu ở cơ sở PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy và

tập thể lớp cao học Vật lý hạt nhân khóa 22 đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn

này.

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2013

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ 1

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. 2

MỤC LỤC .................................................................................................................... 3

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. 5

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 6

CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI VỚI MÁY PET ............................................................................................................ 9

1.1. Sơ lược về máy PET ..................................................................................................... 9

1.1.1. Nguyên lý hoạt động của máy PET ......................................................................... 9

1.1.2. Một số ứng dụng lâm sàng của PET, PET/CT ...................................................... 11

1.1.3. Các quy trình kỹ thuật [1] ...................................................................................... 13

1.2. Sự bố trí các phòng chức năng tại một cơ sở PET hay PET/CT [11, tr. 48-55] ... 15

1.2.1. Vị trí cơ sở PET trong bệnh viện ........................................................................... 15

1.2.2. Thiết kế một cơ sở PET ......................................................................................... 16

1.3. An toàn bức xạ trong cơ sở PET .............................................................................. 18

1.3.1. Những quy định về giới hạn liều phóng xạ [3, tr.174-176] ................................... 18

1.3.2. Bảo vệ bức xạ cho nhân viên trong cơ sở PET [10, tr.23-31] ............................... 20

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO CƠ SỞ PET ...................................................................................................... 23

2.1. Mục đích và nguyên tắc của thiết kế che chắn ........................................................ 23

2.1.1. Mục đích ................................................................................................................ 23

2.1.2. Nguyên tắc của thiết kế che chắn .......................................................................... 23

2.2. Những yếu tố cần thiết trong che chắn [16, tr.16-22] ............................................. 26

2.2.1. Tường bên trong .................................................................................................... 26

2.2.2. Tường bên ngoài .................................................................................................... 27

2.2.3. Sàn nhà và trần nhà ................................................................................................ 28

2.2.4. Vùng không gian xen kẽ ........................................................................................ 29

2.3. Một số khái niệm và thuật ngữ liên quan đến tính toán che chắn ........................ 29

2.3.1. Mục tiêu của thiết kế che chắn P (shielding design goals) .................................... 29

2.3.2. Hằng số suất liều hiệu dụng (effective dose rate constant) ................................ 29

2.3.3. Hoạt độ hấp thu Ao (administered activity ) .......................................................... 32 𝚪 2.3.4. Hệ số chiếm cứ T (occupancy factor) .................................................................... 32

2.3.5. Hệ số giảm liều Rt (dose reduction factor) ............................................................ 33

2.3.6. Hệ số truyền qua B (transmission factor) .............................................................. 33

..................................................................................................................................... 36

2.3.7. Kerma (kinetic energy released per mass unit ) .................................................... 37

2.3.8. Liều hiệu dụng (effective dose) ............................................................................. 37

2.4. Phương pháp tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET [6] .................................. 38

2.4.1. Tính toán che chắn cho phòng tiêm (hấp thu) ....................................................... 40

2.4.2. Tính toán che chắn đối với phòng chụp ảnh .......................................................... 41

2.4.3. Tính toán che chắn đối với tầng trên và tầng dưới của cơ sở PET ........................ 43

2.4.4. Các phòng liền kề với khu vực kiểm soát ............................................................. 46

2.5. Những cân nhắc trong thiết kế che chắn ................................................................. 48

2.5.1. Một số hướng dẫn để thực hiện tốt hơn thiết kế che chắn cho cơ sở PET ............ 49

2.5.2. Sự thiết kế cơ sở PET một cách hợp lý ................................................................. 52

2.5.3. Che chắn máy CT .................................................................................................. 52

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO CƠ SỞ PET/CT Ở BỆNH VIỆN CHỢ RẪY. ...................................................................... 53

3.1. Dữ liệu để tính toán che chắn cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy .............. 53

3.1.1. Sơ đồ mô phỏng điểm tính liều của cơ sở PET/ CT .............................................. 53

3.1.2. Các tham số trong tính toán che chắn cho cơ sở PET/CT ..................................... 54

3.1.3. Số liệu tính liều hiệu dụng tại các phòng trong cơ sở PET/CT ............................. 55

3.2. Tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy ................... 57

3.2.1. Tính toán che chắn cho phòng tiêm 2 và 3 ............................................................ 57

3.2.2. Tính toán che chắn cho phòng vệ sinh bệnh nhân ................................................. 59

3.2.3. Tính toán che chắn cho phòng chụp PET/CT........................................................ 62

3.2.4. Kiểm tra ATBX sau khi che chắn chì ở các phòng phóng xạ ............................... 68

3.3. Đánh giá kết quả và thảo luận .................................................................................. 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 75

PHỤ LỤC ................................................................................................................... 77

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAPM : American Association of Physicists in Medicine

ALARA : As Low As Reasonably Achievable

AP : Antero posterior

ATBX : An toàn bức xạ

CFR : Code of Federal Regulations

CPM : Count per minute

CT : Computed Tomography

CTDI : Computed Tomography Dose Index

DCPX : Dược chất phóng xạ

DLP : Dose Length Product

FDG : Fluorodeoxyglucose

HVL : Half value layer

IAEA : International Atomic Energy Agency

ICRP : International Commission on Radiological Protection

Kerma : Kinetic Energy Released in Material

LOR : Line Of Response

MRI : Magnetic resonance imaging

NCRP : National Council on Radiation Protection

PET : Positron Emission Tomography

SI : The International System of Units

SPECT : Single Photon Emission Computed Tomography

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TF : Table feed

TVL : Tenth value layer

MỞ ĐẦU

Con người luôn phải chống lại với những khắc nghiệt trong cuộc sống như lũ lụt, hạn

hán, động đất, sống thần,... và cả bệnh tật nữa. Với bệnh tật thì ung thư được xem như là

một bản án tử hình. Để hỗ trợ các bác sỹ trong việc khám và chữa bệnh nói chung, bệnh ung

thư nói riêng thì cần phải có các thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại. Cùng với sự phát triển

của khoa học kỹ thuật trên thế giới, các thiết bị này ngày càng hoàn thiện về tính năng cũng

như sự tiện dụng. Trong đó, chụp ảnh cắt lớp phát xạ positron (PET) là kỹ thuật chẩn đoán

hình ảnh hiệu quả và được đưa vào sử dụng ở nước ta trong những năm gần đây. Với ảnh

chụp cắt lớp vi tính (CT) chỉ có thể cho biết hình ảnh về cấu trúc giải phẩu học. Riêng với

ảnh chụp PET cho biết chức năng trao đổi chất của các mô, cơ quan con người. Chính khả

năng này giúp các bác sỹ phát hiện bệnh trước khi cơ thể có những thay đổi về cấu trúc giải

phẫu học và đưa ra các phác đồ điều trị một cách có hiệu quả.

Tuy nhiên với kỹ thuật chụp ảnh PET thì bệnh nhân trở thành nguồn phóng xạ sau khi

được tiêm dược chất phóng xạ (DCPX) vào cơ thể. Các bức xạ này phát ra mang năng

lượng 511 KeV. Đối với máy chụp ảnh cắt lớp đơn photon (SPECT) và máy CT thì các bức

xạ phát ra mang năng lượng lần lượt khoảng 140 KeV và 100 KeV. Như vậy, các bức xạ từ

chụp ảnh PET mang năng lượng cao hơn nhiều so với chụp SPECT và CT. Điều nguy hiểm

là phóng xạ tích lũy trong cơ thể con người theo năm tháng. Nó có thể gây ra những ảnh

hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người. Do đó, vấn đề đảm bảo an toàn bức xạ

(ATBX) phải đặt lên hàng đầu. Với bệnh nhân, cùng với những lợi ích trong chẩn đoán thì

luôn đi kèm với những tác hại tiềm tàng của bức xạ. Nên các y bác sỹ luôn cân nhắc cho

từng trường hợp cụ thể. Còn đối với nhân viên bức xạ và công chúng thì việc phòng chống

bức xạ được quy định rõ ràng trong những tiêu chuẩn quốc gia. Hiểu được tầm quan trọng

của vấn đề này, một số tổ chức như ủy ban quốc tế về an toàn bức xạ (ICRP) và cơ quan

năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã có những đóng góp quan trọng trong việc khuyến

cáo và ban hành các tiêu chuẩn ATBX. Từ những năm 30, ICRP đã khuyến cáo rằng mọi

tiếp xúc với bức xạ vượt quá giới hạn phông bình thường nên giữ ở mức độ càng thấp càng

tốt. Khuyến cáo đó được bổ sung bằng những khuyến cáo giới hạn liều được điều chỉnh

hàng năm, để giúp đỡ nhân viên bức xạ và công chúng phòng tránh quá liều. Cụ thể là giới

hạn liều đối với nhân viên bức xạ trong một năm riêng lẻ có thể lên tới 50 mSv/năm nhưng

phải bảo đảm liều trung bình trong 5 năm làm việc liên tục không được vượt quá 20

mSv/năm. Đối với công chúng thì liều thấp hơn nhưng không nên vượt quá 1 mSv/năm [3,

tr.174-176]. Để bảo đảm những quy định về ATBX vừa nêu, ngoài việc giảm thời gian tiếp

xúc với nguồn phóng xạ và tăng khoảng cách đến nguồn phóng xạ thì chủ yếu được thực

hiện bằng cách che chắn.

Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy PET và khu vực lân cận còn gọi là

tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET. Sự tính toán này có nhiều phức tạp do sự

đóng góp của nhiều nguồn phóng xạ đặt ở nhiều nơi tiếp giáp với các khu vực có người lưu

lại (gọi là khu vực chiếm cứ). Với chụp CT thì bức xạ phát ra trong một khoảng thời gian

nhất định và chỉ cần che chắn cho phòng máy CT. Còn đối với chụp PET thì bức xạ phát ra

trong khoảng thời gian khá dài: 60 phút hấp thu, 30 phút chụp ảnh. Bên cạnh đó, bệnh nhân

có sự đi lại từ phòng tiêm thuốc (phòng hấp thu) đến phòng vệ sinh dành riêng cho bệnh

nhân, rồi đến phòng chụp PET. Nên việc che chắn không chỉ cho phòng chụp PET mà còn

che chắn cho phòng tiêm, phòng vệ sinh của bệnh nhân PET, các phòng bên cạnh, trên và

dưới các phòng phóng xạ này. Theo số liệu hệ số suy giảm tuyến tính ở tài liệu [3, tr.50] với

bức xạ mang năng lượng 511 KeV thì bề dày một nửa này là 4,2 mm chì hay 3,4 cm bê

tông, còn với năng lượng bức xạ của máy CT khoảng 100 KeV thì bề dày một nửa này là

0,1 mm chì hay 1,7 cm bê tông. Do đó, bề dày của vật liệu che chắn cho PET lớn hơn đáng

kể so với che chắn cho máy CT.

Việc thiết kế che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET là một bài toán vừa mang tính

khoa học vừa mang tính kinh tế. Một mặt, nó phải đáp ứng được các quy định về liều giới

hạn đối với từng đối tượng cụ thể. Mặt khác, nó cần hợp lí về chi phí che chắn. Tuy nhiên,

tính toán che chắn không thể giải quyết được nếu chỉ dựa vào những công thức đơn giản về

sự suy giảm của chùm tia photon khi đi qua vật chất, mà còn cần dựa trên sự hiểu biết về

đặc trưng của nguồn phát bức xạ, thời lượng làm việc cũng như cách bố trí các phòng chức

năng trong cơ sở PET.

Trước những vấn đề quan tâm cần giải quyết như trên, tôi đã chọn đề tài “Tính toán

che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy PET và khu vực lân cận“ làm đề tài luận văn thạc

sĩ. Hiện nay, hướng dẫn chung về phương pháp tính toán che chắn cho cơ sở PET đã được

trình bày bởi nhóm 108 của hiệp hội y vật lí Bắc Mỹ (AAPM Task Group 108) [6]. Dựa trên

tài liệu này, luận văn sẽ tìm hiểu cơ sở khoa học, phương pháp tính toán che chắn cho cơ sở

PET và áp dụng trong trường hợp cụ thể. Luận văn gồm những nội dung chính như sau:

Phần I: Mở đầu

Phần này trình bày những hiểu biết tổng quan của tác giả về ATBX liên quan đến chụp

ảnh PET, kỹ thuật tính toán che chắn và từ đó đề ra mục tiêu nghiên cứu.

Phần II: Nội dung

Chương 1- Những vấn đề chung trong an toàn bức xạ đối với máy PET.

Chương này trình bày những kiến thức cơ bản về nguyên lý hoạt động, ứng dụng lâm

sàng, các quy trình kỹ thuật của chụp PET và sự bố trí các phòng chức năng trong cơ sở

PET. Đồng thời cũng đề cập đến những quy định về giới hạn liều và vấn đề bảo vệ bức xạ

cho nhân viên.

Chương 2 - Phương pháp tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET

Chương này trình bày mục đích và những nguyên tắc của thiết kế che chắn, những yếu

tố cần thiết trong che chắn, những khái niệm và đại lượng liên quan đến tính toán che chắn

và phương pháp tính toán che chắn cho cơ sở PET.

Chương 3 -Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy.

Chương này trình bày quá trình tính toán bề dày chì che chắn cho các phòng phóng xạ

ở bệnh viện Chợ Rẫy và đánh giá, thảo luận các kết quả.

Phần III: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các kết quả đã đạt được đồng thời đưa ra các kết luận và nhận định về đề tài

này. Ngoài ra, nêu lên những kiến nghị về phương pháp tính toán, phương hướng nghiên

cứu và phát triển tiếp theo cho đề tài.

CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ

ĐỐI VỚI MÁY PET

PET được xem là một kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh hiện đại, mang lại hiệu quả cao.

PET hoạt động dựa trên cơ sở vật lý là sự phát xạ positron và tương tác của tia gamma với

vật chất. Bên cạnh đó, với đề tài “Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy PET

và khu vực lân cận“ thì rất cần thiết phải tìm hiểu sự bố trí các phòng chức năng trong cơ sở

PET để đảm bảo ATBX cũng như chi phí che chắn hợp lý.

1.1. Sơ lược về máy PET

1.1.1. Nguyên lý hoạt động của máy PET

PET là một kỹ thuật chẩn đoán hiệu quả trong việc xác định các mô có một tỷ lệ trao

đổi chất cao. PET không giống với các kiểu chẩn đoán khác dựa trên bức xạ. Các kiểu chụp

ảnh khác cho ra một hình ảnh giải phẫu của một mô hoặc cơ quan trong khi đó hình ảnh

PET xác định được mức độ trao đổi chất.

PET dựa trên nguyên lý sử dụng các DCPX (đồng vị phóng xạ phát bức xạ positron

gắn với hợp chất đánh dấu) tập trung đặc hiệu vào các mô trong cơ thể cần khảo sát theo cơ

chế chuyển hóa, hoạt động chức năng. Máy PET sẽ ghi nhận lại bức xạ phát ra từ các mô

đó. Một positron phát ra từ hạt nhân nguyên tử của đồng vị phóng xạ kết hợp với một điện

tử tự do (electron) trong mô cơ thể, tạo nên sự hủy cặp positron - electron. Hiện tượng hủy

cặp này sẽ phát ra hai tia gamma có năng lượng 511 keV theo 2 hướng ngược nhau.

Hủy cặp

Hình 1.1: Sự hủy cặp positron - electron [4, tr.26]

Các đầu dò gamma được bố trí thành một vòng tròn, để dò tìm bức xạ hủy cặp gây ra

bởi các positron tương tác với các electron. Nếu cả hai gamma này được ghi nhận đồng thời

(ghi nhận trùng phùng) bởi hai đầu dò thì sẽ có một xung điện phát ra. Vị trí xuất hiện của

hai gamma được xem là nằm trên một đường nối giữa hai đầu dò đó, kí hiệu là LOR

Hình 1.2: Các đường nối sự kiện trùng phùng (LOR) [4, tr.26]

Mỗi sự kiện trùng phùng tương ứng với một LOR xác định. Số LOR tối đa giữa các cặp đầu dò trên cùng vòng tròn là n2/2, với n là số đầu dò trên một vòng tròn. Có thể có đến

hàng triệu LOR. Máy PET thường có nhiều vòng tròn của đầu dò được đặt sát nhau. Các

đầu dò của các vòng tròn khác nhau cũng có thể ghi nhận trùng phùng. Các dữ liệu trùng

phùng được lưu trữ trong các sinogram. Thông tin trong sinogram sẽ được chuyển đổi thành

hình ảnh nhờ phần mềm tái tạo ảnh chuyên dụng. Máy PET tại cùng một thời điểm có thể

ghi nhận hàng triệu dữ liệu như vậy, tạo nên hình ảnh phân bố phóng xạ trong không gian

Thiết bị ghi nhận sự trùng phùng

Sinogram

Hủy cặp

Tái tạo ảnh

của tổ chức, cơ quan trong cơ thể.

Hình 1.3: Sơ đồ hoạt động của máy PET [13, tr.6] Hiện nay để tăng hiệu quả chẩn đoán hình ảnh người ta kết hợp giữa máy PET và máy

CT. Về hoạt động, chức năng chụp CT là chùm photon được tạo ra từ bên ngoài bằng ống

phát tia X, xuyên qua cơ thể bệnh nhân và được ghi nhận bởi đầu dò phía đối diện nguồn tia

X. Khi đó có sự kết hợp giữa hình ảnh chức năng, chuyển hóa ở mức độ tế bào, mức độ

phân tử của ảnh PET với hình ảnh cấu trúc giải phẫu rõ nét của các cơ quan, định vị chính

xác của chụp CT. Do vậy, PET/CT có khả năng phát hiện tổn thương và các biến đổi bất

thường trong cơ thể ở những giai đoạn rất sớm đặc biệt là sự hình thành, phát triển và di căn

của các khối u. Các kết quả ghi bằng máy PET/CT góp phần nâng cao chất lượng chẩn đoán

và điều trị ung thư, đặc biệt là đánh giá được đáp ứng của bệnh sau mỗi đợt điều trị, giúp

bác sỹ lựa chọn phác đồ tối ưu đảm bảo hiệu quả điều trị cao nhất cho bệnh nhân.

Hình 1.4: Sơ đồ hoạt động của máy PET/CT [10, tr.7]

1.1.2. Một số ứng dụng lâm sàng của PET, PET/CT

1.1.2.1. Ung thư

Trong những năm qua, trên thế giới số ca kiểm tra PET gia tăng rất nhiều. Ban đầu,

các nghiên cứu PET chủ yếu tập trung vào việc trao đổi chất và chức năng của não. Nhưng

khi công nghệ phát triển mạnh thì dẫn tới sự ra đời của máy chụp PET toàn thân, áp dụng

chủ yếu trong chẩn đoán ung thư. Hiện nay lên đến 95% của các hoạt động lâm sàng tại của

một cơ sở PET liên quan đến nghiên cứu ung thư. Lý do chủ yếu mà PET thành công trong

ung thư là vì nó cung cấp một lượng thông tin đáng kể trong chẩn đoán, rất hữu ích cho việc

quản lý lâm sàng của bệnh nhân. Tế bào ung thư có một đặc trưng là hấp thu mạnh một chất

giống như đường, đó là fluorodeoxyglucose (FDG). Tế bào này có hoạt động trao đổi đường

nhiều hơn tế bào bình thường và biểu hiện tăng sự vận chuyển đường, dẫn đến một tỷ lệ rõ

rệt giữa khối u và nền.

PET hay PET/CT có vai trò đặc biệt đối với ung thư. Các phương pháp chẩn đoán hình

ảnh như CT, cộng hưởng từ (MRI), siêu âm... chỉ phát hiện và đánh giá được các tổn thương

đã có những thay đổi về cấu trúc giải phẫu, mật độ của tổ chức. Vì vậy, các phương pháp

này thường gặp khó khăn hoặc dễ bỏ sót các tổn thương có đường kính khá nhỏ. Trong khi

đó, chụp ảnh toàn thân bằng máy PET hay PET/CT có thể phát hiện các bất thường về

chuyển hoá, ghi được những hình ảnh bệnh lý sớm, còn nhỏ khi chưa có thay đổi cấu trúc. Ở

các bệnh nhân ung thư, sau phẫu trị, xạ trị, hoá trị các tổn thương có thể bị biến dạng, thay

đổi cấu trúc nên hình ảnh CT, MRI có nhiều hạn chế trong việc xác định tổ chức còn sót,

không phân biệt được tổ chức xơ hóa với tái phát, di căn... Kỹ thuật PET cho phép khắc

phục nhược điểm đó của CT và MRI. Vì vậy, độ nhạy và hiệu quả chẩn đoán ung thư của

PET cao hơn rất nhiều so với các phương pháp chẩn đoán hình ảnh khác. Do đó mà chụp

ảnh PET có nhiều ưu điểm như:

- Tầm soát hoặc phát hiện ung thư

- Phân loại giai đoạn ung thư

- Theo dõi đáp ứng liều điều trị

- Phát hiện và đánh giá tái phát, di căn ung thư

- Đánh giá hiệu quả của các phương pháp điều trị

1.1.2.2. Trong thần kinh học và tâm thần học

Liên quan đến nghiên cứu hình ảnh não, đáng chú ý rằng não bộ là cơ quan đầu tiên

được nghiên cứu bằng cách chụp CT như một thay thế cho điện não đồ và các kỹ thuật xâm

lấn chỉ có gần 40 năm trước đây. PET khi sử dụng FDG được ứng dụng để chẩn đoán và

đánh giá bệnh động kinh, chứng mất trí nhớ (bệnh Alzheimer)... Trước đây, phương pháp

chẩn đoán chứng mất trí nhớ đòi hỏi phải có nhiều cách đánh giá, tốn kém và kéo dài nhiều

năm.

1.1.2.3. Trong tim mạch

Các ứng dụng của PET hay PET/CT trong tim mạch là ghi hình tưới máu cơ tim và

đánh giá sự sống còn của cơ tim. Ghi hình tưới máu cơ tim với PET có độ nhạy lớn hơn ít

nhưng độ đặc hiệu lớn hơn đáng kể so với kỹ thuật SPECT. FDG-PET đối với đánh giá sự

sống còn của cơ tim làm tăng tỷ lệ phần trăm biểu hiện bệnh lý cơ tim về chứng thiếu máu

cục bộ hoặc đánh giá sau ghép tim. FDG-PET cũng được chấp nhận rộng rãi là một tiêu

chuẩn vàng đối với đánh giá sự sống còn của cơ tim.

1.1.3. Các quy trình kỹ thuật [1]

1.1.3.1. Tiến hành kiểm tra kỹ thuật và chuẩn máy

Tiến hành kiểm tra kỹ thuật và chuẩn máy PET hay PET/CT theo quy định để đảm bảo

máy hoạt động tối ưu.

1.1.3.2. Một số thuốc phóng xạ và liều dùng.

Để chụp PET hay PET/CT cần phải có DCPX. Đó là một hợp chất được đánh dấu bởi

đồng vị phóng xạ phát positron. Tùy theo mục tiêu chẩn đoán sẽ sử dụng một cách thích

hợp. Dưới đây là một số DCPX thường được dùng trong lâm sàng hiện nay.

+ Thuốc phóng xạ: 18F-FDG

- Liều dùng: 0,14 - 0,15 mCi/kg cân nặng cơ thể (5,18 - 5,55 MBq/kg).

- Tiêm tĩnh mạch trước khi chụp PET hay PET/CT 45 - 90 phút.

+ Thuốc phóng xạ: 11C-Acetate

- Liều dùng: 15 - 20 mCi (555 - 740 MBq).

- Tiêm tĩnh mạch trước khi chụp PET hay PET/CT 20 phút.

+ Thuốc phóng xạ: 18F-DOPA

- Liều dùng: 2,7 - 5,4 mCi (100 - 200 MBq).

- Tiêm tĩnh mạch trước khi chụp PET hay PET/CT 90 phút.

+ Thuốc phóng xạ: 13N-NH3

- Liều dùng: 10 - 20 mCi (370 - 740 MBq).

- Tiêm tĩnh mạch trước khi chụp PET hay PET/CT 1,5 - 3 phút.

1.1.3.3. Thuốc cản quang

- Tùy theo trường hợp cụ thể, có thể chỉ định dùng hoặc không dùng thuốc cản quang

khi chụp CT. Chụp có tiêm thuốc cản quang thường được sử dụng trong các trường hợp

chụp chẩn đoán, theo dõi người bệnh ung thư.

- Liều lượng: trung bình 1,2 ml/kg cân nặng cơ thể (không quá 1,5 ml/kg cân nặng cơ

thể cho một lần chụp).

1.1.3.4. Các bước tiến hành

+ Chuẩn bị người bệnh

- Giải thích, tư vấn trước cho người bệnh và thân nhân về phương pháp và các bước

tiến hành chụp PET hay PET/CT chẩn đoán.

- Người bệnh nhịn ăn ít nhất 4 giờ trước khi được tiêm thuốc để chụp PET hay

PET/CT.

- Người bệnh được thăm khám, khai thác tiền sử bệnh, tình trạng thai nghén hay đang

cho con bú, lập hồ sơ cho mỗi người bệnh.

- Kiểm tra đường huyết trước khi tiêm 18F-FDG (đường huyết phải thấp hơn 150 mg/dl

hoặc 8,0 mmol/l).

- Kiểm tra chức năng thận trước, nếu có chỉ định sử dụng thuốc cản quang.

- Lập đường truyền tĩnh mạch.

- Sau khi tiêm 18F-FDG, người bệnh uống nhiều nước (ít nhất 1/2 lít nước) trước khi

chụp ảnh.

- Người bệnh nằm nghỉ tại phòng theo dõi trước khi chụp ảnh 45 - 90 phút, hạn chế tối

đa việc đi lại, nói chuyện vận động trước khi chụp ảnh.

- Người bệnh đi tiểu hết trước khi vào phòng chụp ảnh.

+ Tư thế người bệnh và chụp ảnh

- Đưa người bệnh lên bàn ghi ảnh.

- Người bệnh được đặt nằm ngửa, thẳng.

- Tiến hành nhập thông tin người bệnh vào máy tính điều khiển.

- Chọn chương trình (protocol) chụp (toàn thân, não, tim…)

- Tiến hành chụp CT trước.

- Tiến hành chụp PET sau.

1.1.3.5. Hướng dẫn người bệnh sau khi chụp PET/CT

- Người bệnh sau khi chụp ảnh PET được theo dõi trong phòng riêng. Bác sỹ kiểm tra

lại hình ảnh thu được, bảo đảm đã đạt yêu cầu mới cho người bệnh ra về.

- Hướng dẫn người bệnh đi tiểu sạch vào bể thải trước khi ra về và tiếp tục uống

nhiều nước và đi tiểu nhiều lần trong ngày.

- Người bệnh hạn chế tiếp xúc với mọi người xung quanh trong vòng 3 giờ, tránh tiếp

xúc trong vòng 24 giờ với phụ nữ đang mang thai và trẻ em.

1.1.3.6. Đánh giá kết quả chụp PET

- Hình ảnh thu được chuyển sang máy tính có phần mềm xử lý, phân tích hình ảnh

PET hay PET/CT.

- Bác sỹ đọc, phân tích và trả kết quả chính là bác sỹ chuyên khoa y học hạt nhân. Khi

cần thiết có thể hội chẩn thêm với bác sỹ chẩn đoán hình ảnh và bác sỹ chuyên khoa liên

quan.

1.2. Sự bố trí các phòng chức năng tại một cơ sở PET hay PET/CT [11, tr. 48-55]

1.2.1. Vị trí cơ sở PET trong bệnh viện

Đặt một cơ sở PET trong một bệnh viện lớn có lợi thế là tập trung chăm sóc sức khỏe

tại một địa điểm mà thuận tiện cho bệnh nhân. PET có thể được đưa vào tiêu chuẩn hóa việc

chẩn đoán bệnh. Các dịch vụ hậu cần của bệnh viện sẽ hỗ trợ hoạt động của các cơ sở PET,

mà thường được tổ chức như là một phòng khám riêng của bệnh viện, phải có giấy phép cho

việc xử lý của các nguồn phóng xạ.

Vị trí của cơ sở PET cũng là một vấn đề rất quan trọng vì nó có thể ảnh hưởng đến sự

đi lại của bệnh nhân, vật liệu và bảo vệ bức xạ. Cần có một lối ra độc lập cho bệnh nhân sau

khi chụp ảnh, tránh việc xen lẫn với các bệnh nhân khác hoặc nơi cộng đồng trong bệnh

viện. Đối với dược chất phóng xạ FDG, phải được chuyển giao kịp thời hoặc có thể đến

“hot lab” của cơ sở. Vấn đề bảo vệ bức xạ liên quan đến các loại công việc để tránh tiếp xúc

không cần thiết với công chúng cũng như gây nhiễu chức năng của các thiết bị nhạy.

Cơ sở PET đặt trong khoa y học hạt nhân sẽ đem lại nhiều thuận lợi. Đầu tiên, cần chú

ý đến không gian, bởi vì có nhiều phòng chức năng được sử dụng phổ biến. Thứ hai, các

nhân viên đã được đào tạo trong việc sử dụng các chất phóng xạ và quen thuộc với vấn đề

bảo vệ bức xạ. Hơn nữa, một số nhân viên được luân chuyển thường xuyên và do đó giảm

thiểu tiếp xúc với bức xạ.

1.2.2. Thiết kế một cơ sở PET

Khi thiết lập một cơ sở PET cần phải cân nhắc kích thước của phòng chụp ảnh, số

lượng phòng tiêm thuốc và đáp ứng thêm nhu cầu bảo vệ bức xạ. Nhìn chung, việc xây

dựng một cơ sở mới là sự lựa chọn thuận lợi nhất vì nó cung cấp các lựa chọn tốt hơn về

những thiết kế phù hợp nhất, bố trí các hoạt động và kích thước của toàn bộ cơ sở.

Thiết kế một cơ sở PET phù hợp với những chức năng, các hoạt động cụ thể thì cần có

sự phối hợp của cả một tập thể. Điều đó bao gồm giám đốc cơ sở, bác sỹ, kiến trúc sư, các

kỹ sư, các chuyên gia bảo vệ bức xạ và các nhà cung cấp.

Bước tiếp theo là lập một kế hoạch có tính toán đến các phòng và không gian sẽ được

phân phối theo chức năng trong mỗi vùng và các biện pháp bảo vệ bức xạ.

Tùy theo nguy cơ nhiễm phóng xạ và các mức độ tiếp xúc với bức xạ, người ta chia

thành: vùng kiểm soát, vùng không kiểm soát.

- Vùng kiểm soát là vùng mà sự tiếp cận với vùng đó bị giới hạn và sự chiếu xạ nghề

nghiệp lên toàn bộ nhân viên phải tuân theo các quy tắc ATBX. Các công việc liên quan đến

nguồn phóng xạ như: bơm rút DCPX, tiêm DCPX cho bệnh nhân, hướng dẫn và đưa bệnh

nhân vào vị trí chụp ảnh,… Khi đó mọi sự tiếp cận, lưu trú và điều kiện làm việc được kiểm

soát theo mục đích ATBX. Các nhân viên làm việc trong vùng này cần được giám sát, kiểm

tra thường xuyên về sự phơi nhiễm.

- Vùng không kiểm soát là tất cả những vùng còn lại của bệnh viện, trung tâm y tế và

các khu vực xung quanh. Vùng không kiểm soát là khu dành cho bệnh nhân, khách viếng

thăm và những nhân viên làm việc không thường xuyên với các nguồn bức xạ.

1.2.2.1. Vùng không kiểm soát

+ Phòng tiếp nhận bệnh

Khi bệnh nhân đến, họ đăng ký với nhân viên tiếp nhận bệnh. Những quyển sách nhỏ

và tờ rơi về thông tin chung về kỹ thuật PET/CT và bất kỳ đề nghị cụ thể nào mà áp dụng

cho sự chụp ảnh đều được cung cấp và có thể đọc trong khi chờ đợi. Thông thường, phòng

tiếp nhận được nằm ở mặt trước của cơ sở, phòng thư ký ở phía sau. Diện tích cần thiết cho

hai khu vực này từ 10-20 mét vuông, tùy thuộc vào khối lượng công việc.

+ Phòng chờ

Lịch hẹn cho phép thời gian chờ đợi không quá 30 phút và nếu bất kỳ sự chậm trễ của

bệnh nhân cần phải được thông báo. Bệnh nhân thường phải có người đi kèm. Do đó, phòng

chờ phải được xây dựng phù hợp. Một khu vực rộng không ít hơn 16 mét vuông (đối với cơ

sở chỉ có một máy chụp ảnh PET). Và được xây dựng gần phòng tiếp nhận bệnh.

+ Phòng tư vấn

Trong phòng này, các hồ sơ lâm sàng được phân tích và bệnh nhân được phỏng vấn và

kiểm tra thể chất nếu cần thiết. Bệnh nhân được thông báo về bản chất của việc kiểm tra mà

bệnh nhân sẽ trải qua. Phòng này gần với phòng chờ. Một diện tích không nhỏ hơn 12 mét

vuông là vừa đủ.

+ Văn phòng.

Ngoài phòng báo cáo, một số phòng nhất định nên có sẵn cho các cán bộ lâm sàng,

khoa học và kỹ thuật, cho các cuộc họp và hoạt động giảng dạy. Số lượng tùy thuộc vào

kích thước và mục tiêu của cơ sở.

1.2.2.2. Vùng kiểm soát

+ Phòng chứa dược chất phóng xạ trước khi tiêm (hot lab)

Thông thường, dược chất phóng xạ PET có thể được phân phối cho phòng tiêm thuốc

theo hai cách: một ống tiêm đơn liều hoặc trong một lọ. Khi trong lọ, phóng xạ có thể là rất

cao, tùy thuộc vào số lượng bệnh nhân và mỗi liều được phân phối từ lọ thuốc. Trong

trường hợp này, một căn phòng nhỏ được thiết kế như là một “hot lab” với che chắn cho

phát xạ positron và gần phòng tiêm thuốc là cần thiết.

+ Phòng tiêm thuốc

Khi bắt đầu tiêm thuốc, bệnh nhân được nằm trên giường hoặc ngồi trên một chiếc ghế

ngả. Thường thì bệnh nhân được tiêm liều FDG. Diện phòng tiêm thuốc không ít hơn

khoảng 12-16 mét vuông. Phòng này cần đặt gần phòng chụp ảnh. Vị trí và kích thước là rất

quan trọng, nó tạo điều kiện để các hoạt động trong cơ sở PET được dễ dàng.

+ Phòng vệ sinh

Sau khi tiêm thuốc một thời gian, bệnh nhân cần bài tiết một lượng chất phóng xạ

trong bàng quang của họ. Nhà vệ sinh phải được đặt liền kề với các phòng tiêm thuốc để

đảm bảo yêu cầu về ATBX.

+ Phòng chụp ảnh và phòng điều khiển

Đây là phần cốt lõi của cơ sở PET. Phòng chụp ảnh cần bố trí có sự liên kết với phòng

tiêm thuốc, phòng vệ sinh. Mặc dù, khu vực cần thiết để lắp đặt một máy PET có thể nhỏ

khoảng 7 m ×5 m nhưng nếu không gian được mở rộng thì sẽ dễ dàng trong việc chẩn đoán

cũng như duy trì hoạt động.

+ Phòng chờ sau khi chụp ảnh xong

Bệnh nhân nên chờ sau khi chụp ảnh xong. Họ cũng cần phải thay đổi quần áo. Bệnh

nhân sẽ được ra về, rời khỏi cơ sở PET từ phòng này.

+ Phòng chứa rác thải phóng xạ.

Các vật liệu được sử dụng cho việc phân chia liều FDG và những thứ mà có thể bị ô

nhiễm (quần áo, khăn trải bàn…) nên được cất giữ trong một khu vực dành riêng cho sự

phân rã phóng xạ trước khi được xử lý. Toàn bộ không gian là cần thiết cho một phòng chứa

rác thải phóng xạ là khoảng 170-200 mét vuông, trong đó khoảng một nửa là vùng hạn chế,

một nửa còn lại sẽ tổ chức các hoạt động không bao hàm việc sử dụng phóng xạ, chẳng hạn

như văn phòng.

1.3. An toàn bức xạ trong cơ sở PET

1.3.1. Những quy định về giới hạn liều phóng xạ [3, tr.174-176]

Theo quy định của luật liên bang 10 CFR20 về các giới hạn liều cho các vùng kiểm

soát và vùng không kiểm soát, các cơ sở phóng xạ phải được che chắn sao cho liều hiệu

dụng trong các khu vực không kiểm soát không được vượt quá 1 mSv/năm hay 20 µSv/tuần.

Giới hạn này trở thành tiêu chuẩn trong việc tính toán che chắn cho các vùng không kiểm

soát. Liều giới hạn cho các nhân viên làm việc trong vùng kiểm soát là 50 mSv/năm. Tuy

nhiên, hầu hết các tính toán che chắn nhằm đạt mức dưới 5 mSv/năm đối với khu vực kiểm

soát nhằm phù hợp với các khuyến cáo ALARA.

* Các giới hạn liều đối với chiếu xạ nghề nghiệp (occupational exposure)

Chiếu xạ là hình thức bị bức xạ chiếu (rọi) vào đối tượng nào đó. Có ba đối tượng

chiếu xạ là chiếu xạ nghề nghiệp đối với nhân viên bức xạ, chiếu xạ dân chúng đối với các

thành viên dân chúng và chiếu xạ y tế đối với bệnh nhân trong chẩn đoán hoặc điều trị bệnh

bằng bức xạ. Trong các đối tượng trên thì chiếu xạ nghề nghiệp và chiếu xạ dân chúng được

quan tâm hàng đầu về phương diện an toàn bức xạ. Đối với Việt Nam, các giới hạn liều này

được quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 6866:2001 “An toàn bức xạ: Giới hạn

liều đối với nhân viên bức xạ và dân chúng“

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 kì

- 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

trình 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.

Trong các tình huống đặc biệt thì khoảng thời hạn lấy trung bình có thể được tăng lên 10

năm liên tục và liều hiệu dụng đối với nhân viên bức xạ không được vượt quá 20 mSv trong

một năm, lấy trung bình cho thời hạn đó và không được vượt quá 50 mSv trong một năm

riêng lẻ bất kỳ. Các tình huống sẽ được xem xét lại nếu liều tích lũy của nhân viên bức xạ

bất kỳ đạt tới 100 mSv tính trung bình từ thời điểm khoảng thời gian được kéo dài. Cũng có

thể thay đổi tạm thời về giới hạn liều nhưng không được vượt quá 50 mSv trong một năm và

thời hạn thay đổi tạm thời không được vượt quá 5 năm.

* Các giới hạn đối với chiếu xạ công chúng (public exposure)

Các giới hạn liều đối với công chúng được quy định trong TCVN 6866:2001 như sau:

Liều trung bình đối với một nhóm thành viên trọng yếu bất kì của công chúng gây ra bởi các

công việc 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.

Đối với những người chăm sóc bệnh nhân và khách đến thăm bệnh nhân, cần hạn chế chiếu

xạ sao cho liều bức xạ của mỗi người nhận được không quá 5 mSv trong cả thời kỳ bệnh

nhân làm xét nghiệm hoặc điều trị. Liều đối với các trẻ em đến thăm bệnh nhân đang sử

dụng DCPX được hạn chế nhỏ hơn 1 mSv.

Như vậy, liều giới hạn đối với nhân viên bức xạ làm việc trong vùng kiểm soát là 20

mSv/năm, đối với công chúng trong vùng không kiểm soát là 1 mSv/năm. Trong thiết kế

che chắn ATBX chúng ta cần áp dụng nguyên lý ALARA: càng thấp càng hợp lý có thể đạt

được. Do đó, các tính toán che chắn cho cơ sở PET hay PET/CT của nhóm AAPM Task

Group 108 [6] và của tác giả đều áp dụng mức liều giới hạn là 5 mSv/năm đối với nhân viên

bức xạ, 1 mSv/năm đối với công chúng.

1.3.2. Bảo vệ bức xạ cho nhân viên trong cơ sở PET [10, tr.23-31]

* Những nguồn chiếu xạ

Những nguồn chiếu xạ đến nhân viên trong các cơ sở PET chủ yếu bao gồm:

- DCPX không che chắn (khi chuẩn bị và chia liều)

- Bệnh nhân được tiêm DCPX

- Nhà vệ sinh bệnh nhân

- Máy quét CT

* Những cân nhắc khi thực hiện công việc

Những yếu tố ảnh hưởng đến sự chiếu xạ nhân viên bao gồm: số bệnh nhân chụp ảnh, loại

và lượng DCPX dùng cho mỗi bệnh nhân, thời gian mà bệnh nhân lưu trú ở mỗi khu vực

trong cơ sở PET và cách bố trí các phòng chức năng của cơ sở. Sự chiếu xạ đến nhân viên

cao nhất xảy ra trong khi thực hiện các công việc như sau:

- Khảo nghiệm lượng dược chất phóng xạ

- Quản lý dược chất phóng xạ

- Thực hiện các công việc gần bệnh nhân (sau khi tiêm) trong thời gian DCPX hấp thu

- Hộ tống bệnh nhân từ phòng hấp thu đến phòng ghi ảnh

- Đặt bệnh nhân vào vị trí ghi ảnh

- Hiệu chuẩn và kiểm tra chất lượng của máy PET sử dụng các nguồn kín.

Trong tất cả các trường hợp trên, sự chiếu xạ có thể được giảm thiểu thông qua sự thiết kế

tốt, thực hành tốt, hướng dẫn bệnh nhân và chú ý đến tầm quan trọng của các phương pháp

cơ bản bao gồm khoảng cách, thời gian và che chắn.

* Chiến lược giảm liều cho nhân viên

Hằng năm, nhân viên chụp ảnh PET nhận được liều bức xạ tương đối lớn so với các

nhân viên khác trong khoa y học hạt nhân nói chung và chẩn đoán X-quang. Vì vậy mà họ

trở thành một trong những nhóm tiếp xúc phóng xạ cao nhất, cùng với nhân viên X quang

và tim mạch can thiệp, do sự đóng góp liều bức xạ từ các bệnh nhân. Nói chung, một kỹ

thuật viên y học hạt nhân thường nhận liều bức xạ toàn thân hàng năm khoảng 0,3 - 0,4 mSv

và liều đối với tay khoảng 15 mSv. Một kỹ sư PET tham gia vào cả việc chia liều và quản lý

liều của bệnh nhân có thể nhận liều cao hơn khoảng 8 mSv toàn bộ cơ thể và 65 mSv đối

với tay. Thực tế, liều phóng xạ mà một kỹ thuật viên nhận được rõ ràng sẽ phụ thuộc vào

phạm vi thực hiện nhiệm vụ.

Nhân viên dược chất phóng xạ PET, khi tổng hợp dược chất phóng xạ và chuẩn bị liều,

có thể nhận được liều đối với tay và toàn thân khá lớn, ngay cả “hot cell” được che chắn rất

đáng kể để làm giảm liều. Tuy nhiên, quy trình kiểm tra chất lượng được thực hiện bên

ngoài các “hot cell” có thể gây ra liều chiếu khá cao.

Ngoài ra, các DCPX cần được cất giữ và vận chuyển trong các thùng được che chắn

bằng chì hoặc vonfram, để hạn chế bức xạ phát ra bên ngoài. Các ống tiêm được che chắn

bằng chì hoặc vonfram nên gắn thêm tấm Lucite sẽ giúp hấp thụ positron trước khi va đập

vào vonfram, nhằm giảm thiểu sự tạo thành bức xạ hãm không mong muốn. Việc sử dụng

kẹp để cầm lọ DCPX không được che chắn nhằm làm giảm đáng kể liều đối với tay. Gần

đây, các hệ thống tự động đã giúp chia liều phóng xạ vào lọ an toàn và nhanh chóng. Với đồng vị 82Rb, do có chu kỳ bán rã rất ngắn nên cần có một hệ thống tiêm tự động, sự chuyển

tách trực tiếp từ máy tạo đồng vị phóng xạ được che chắn tiêm cho bệnh nhân mà không có

sự hiện diện của một kỹ thuật viên.

Ngoài các vấn đề nêu trên, các nhân viên nên sử dụng quần áo bảo hộ bình thường,

chẳng hạn như găng tay phẫu thuật và áo choàng của bệnh viện hay tạp dề để tránh ô nhiễm

da. Tuy nhiên, cần chú ý kiểm tra sự nhiễm bẩn ở da khi xảy ra sự đổ chất phóng xạ. Mỗi cơ

sở nên có một thiết bị để kiểm tra sự nhiễm bẩn phóng xạ ở bàn tay và bàn chân nhân viên

bức xạ một cách thường xuyên. Tiếp theo là các thiết bị kiểm tra phóng xạ trong phòng “hot

lab” và phòng tiêm nên được sử dụng để cảnh báo nhân viên sự ô nhiễm hoặc làm đổ chất

phóng xạ trong các khu vực này. Nhân viên nên thực hiện quy trình để giảm thiểu thời gian

tiếp xúc bệnh nhân phóng xạ, bao gồm cả sử dụng màn hình từ xa và giao tiếp bằng cách

ghi âm. Cuối cùng, việc thiết kế cơ sở nên cẩn thận chú ý đến sự khác biệt trong liều bức xạ

quy định đối với nhân viên bức xạ, nhân viên khác trong bệnh viện và công chúng.

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN

BỨC XẠ CHO CƠ SỞ PET

2.1. Mục đích và nguyên tắc của thiết kế che chắn

2.1.1. Mục đích

Theo nguyên lý hoạt động của máy PET, các positron hủy cặp tạo ra các tia gamma

có năng lượng 511 KeV. Các tia phóng xạ này nguy hiểm nếu con người tiếp xúc trong thời

gian dài. Do đó việc che chắn cho phòng chụp ảnh, phòng tiêm thuốc,… là hết sức cần thiết.

Mục đích của việc che chắn là để giới hạn liều bức xạ theo quy định về an toàn bức

xạ đến nhân viên, công chúng và các đầu dò bức xạ rất nhạy gần đó, chẳng hạn như máy

chụp ảnh gamma.

2.1.2. Nguyên tắc của thiết kế che chắn

2.1.2.1. Che chắn phải đảm bảo được những giới hạn quy định về liều bức xạ. Tùy vào mỗi

quốc gia đều có những quy định khác nhau.

Đối với nước Mỹ thì:

* Theo ủy ban quốc gia phòng chống phóng xạ (NCRP) 116 trong phần những quy định

của bộ luật liên bang 10 CFR20 đã đưa ra giới hạn liều hiệu dụng là:

- Liều chiếu xạ nghề nghiệp: 50 mSv/năm

- Liều chiếu xạ công chúng: 1 mSv/năm

* Những giới hạn thiết kế che chắn theo NCRP 147 là:

- Liều chiếu xạ nghề nghiệp: 5 mSv/năm

- Liều chiếu xạ công chúng: 1 mSv/năm

Ở Việt Nam thì như đã nói ở phần mở đầu là:

- Liều chiếu xạ nghề nghiệp: 20 mSv/năm

- Liều chiếu xạ công chúng: 1 mSv/năm

2.1.2.2. Thiết kế che chắn phải tuân theo nguyên tắc ATBX như thời gian, khoảng cách và

che chắn

* Thời gian

Trong thiết kế cũng như trong vận hành các thiết bị có sử dụng nguồn bức xạ cần giảm

tổng liều hiệu dụng cho nhân viên bức xạ. Và chúng ta biết rằng liều bức xạ liên quan trực

tiếp đến thời gian chiếu xạ. Nếu tại vị trí làm việc có suất liều hiệu dụng là thì tổng liều

hiệu dụng trong thời gian làm việc t là: 𝐷̇

(2.1)

𝐷 = 𝐷̇ 𝑡 Từ công thức này ta thấy để giảm tổng liều hiệu dụng thì cần giảm tối thiểu thời gian

mà nhân viên tiếp xúc với các khu vực có suất liều chiếu cao như là phòng tiêm DCPX,

phòng chụp ảnh, gần với bệnh nhân phóng xạ. Giảm thời gian trải qua trong vùng bức xạ

thường là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất.

* Khoảng cách

Từ công thức (2.1) để giảm liều hiệu dụng D, ngoài việc giảm thời gian chiếu t, có thể

giảm suất liều hiệu dụng . Để đơn giản chúng ta xem nguồn phóng xạ như một nguồn

điểm. Do đó, suất liều ở khoảng cách r (m) từ nguồn điểm có hoạt độ A (MBq) là: 𝐷̇

Γ𝐴 2

𝑟

𝐷̇ (2.2)

𝐷̇ = : là hằng số suất liều hiệu dụng

Γ Từ công thức (2.2) ta thấy suất liều liệu dụng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng

cách đến nguồn. Như vậy, nhân viên bức xạ đứng càng xa nguồn phóng xạ mà có thể thực

hiện được công việc thì càng tốt. Trong trường hợp nhân viên làm việc với nguồn có hoạt độ

cho trước, cần sử dụng công thức (2.2) để tính khoảng cách tối thiểu từ vị trí làm việc đến

nguồn sao cho nhân viên không nhận suất liều vượt quá mức cho phép.

* Che chắn

Đối với chùm tia gamma hẹp (hay còn gọi là điều kiện hình học tốt) khi đi qua môi

trường có bề dày x, cường độ của chùm tia giảm theo công thức:

−𝜇.𝑥

(2.3)

𝐼 = 𝐼0𝑒 : hệ số suy giảm tuyến tính

𝜇 Từ công thức (2.3) ta thấy sự suy giảm cường độ bức xạ tuân theo quy luật hàm số mũ

của cường độ chùm gamma hẹp. Và hệ số suy giảm tuyến tính này phụ thuộc vào mật độ

vật liệu môi trường và năng lượng photon. 𝜇

Đối với chùm tia gamma rộng (hay còn gọi là điều kiện hình học xấu) theo công

thức (2.3) cho kết quả tính toán bề dày vật liệu che chắn thường nhỏ hơn thực nghiệm. Bởi

vì với điều kiện hình học tốt, các photon đều bị lệch khỏi chùm tia ban đầu khi chúng tương

tác với môi trường. Còn trong điều kiện hình học xấu, nhiều photon sau khi tán xạ với vật

che chắn vẫn rơi vào các đầu dò như trong hình 2.1 dưới đây.

Đầu dò

Chất hấp thụ

Photon sau tán xạ

Photon vào

Nguồn

Hình 2.1: Sự hấp thụ chùm tia gamma rộng

Do đó, với chùm tia gamma rộng thì công thức (2.3) được viết thành:

−𝜇.𝑥

(2.4)

𝐼 = 𝐵𝐼0𝑒 Với B là hệ số tích lũy (build up factor), luôn luôn lớn hơn 1. Hệ số tích lũy là tỷ số

giữa cường độ chùm tia, bao gồm cả chùm sơ cấp và chùm sau tán xạ, tại một điểm bất kỳ

trên chùm tia so với cường độ của chùm sơ cấp tại điểm đó.

Trong che chắn người ta thường dùng khái niệm bề dày giảm mười và bề dày một nửa.

Bề dày giảm mười (TVL) là độ dày của vật chất mà chùm tia đi qua bị suy giảm cường độ

10 lần. Còn bề dày một nửa (HVL) là độ dày của vật chất mà chùm tia đi qua bị suy giảm

cường độ 2 lần. Từ công thức (2.3) ta suy ra bề dày giảm mười và bề dày một nửa liên hệ

với hệ số suy giảm tuyến tính như sau:

𝜇

(2.5) 𝑙𝑛10

𝜇

𝑇𝑉𝐿 = (2.6) 𝑙𝑛2

𝐻𝑉𝐿 = Như vậy, áp dụng sự suy giảm của chùm bức xạ qua các vật liệu che chắn chúng ta sẽ

giảm được liều chiếu đến với nhân viên bức xạ và công chúng.

2.1.2.3. Tất cả các khu vực xung quanh một cơ sở PET phải được đánh giá để che chắn, bao

gồm những phòng bên cạnh, trên và dưới phòng tiêm của bệnh nhân, phòng chụp ảnh và

phòng vệ sinh dành riêng cho bệnh nhân.

2.1.2.4. Chúng ta cũng cần áp dụng nguyên lý của ALARA. Nguyên lý này nêu lên hai yêu

cầu trái ngược nhau và cần chọn một giải pháp tối ưu. Yêu cầu thứ nhất là chọn mức liều

giới hạn đối với hoạt động sử dụng nguồn bức xạ càng thấp càng tốt so với mức liều cực đại

cho phép. Yêu cầu này đòi hỏi mức độ đầu tư lớn khi thiết kế một hệ thống có sử dụng

nguồn bức xạ sao cho nhân viên bức xạ nhận liều thấp. Yêu cầu thứ hai là hiệu quả của công

việc càng cao càng tốt. Do đó cần phải giải quyết bài toán cân đối giữa yêu cầu về mức độ

an toàn cho những người trong cơ sở và vấn đề kinh tế trong che chắn.

2.2. Những yếu tố cần thiết trong che chắn [16, tr.16-22]

2.2.1. Tường bên trong

2.2.1.1. Chì tấm

Chì là loại vật liệu truyền thống được chọn để sử dụng trong thiết kế tường che chắn.

Chì tấm được gắn với một tấm ốp tường bằng thạch cao, chì được gắn bên trong bằng đinh,

chốt kim loại hay gỗ. Hình ảnh X quang chụp cấu trúc tường cho thấy đinh hay các ốc vít

không gây sự rò bức xạ nghiêm trọng. Vì vậy, các đinh thép hay ốc vít được sử dụng để

đảm bảo cho các tấm chắn bằng chì không cần bổ sung thêm lớp chì. Tuy nhiên, tại vị trí hai

tấm chì nối với nhau phải bảo đảm sự liên tục trong che chắn.

2.2.1.2. Tường thạch cao

Tường thạch cao được sử dụng rộng rãi trong quá trình xây dựng các cơ sở y tế.

Thạch cao được đặt vào giữa lớp giấy dày khoảng 1 mm. Đối với chùm tia năng lượng cao

thì thạch cao làm suy giảm bức xạ thấp. Nhưng nó lại hiệu quả đối với chùm tia X năng

lượng thấp và thường được sử dụng trong X quang tuyến vú. Tường thạch cao thường có

nhiều khe hở và không đồng đều. Do đó cần cân nhắc hiệu quả an toàn khi sử dụng vật liệu

này trong che chắn.

2.2.1.3. Các vật liệu khác

Bê tông và gạch có thể được sử dụng để xây dựng kết cấu che chắn ở tường bên trong.

Nhìn chung, các đặc tính kỹ thuật sản xuất đối với các vật liệu này đã được xác định theo

tiêu chuẩn của các chuyên gia, kỹ sư về vật liệu che chắn. Các vật liệu này có thể có những

khe hở cần phải xem xét cẩn thận trong che chắn. Ta có thể sử dụng gạch đặc hoặc có thể

lấp đầy khe hở bằng vữa, cát hoặc xi măng.

2.2.2. Tường bên ngoài

Tường bên ngoài phòng chụp ảnh có thể là đá, gạch, vữa, gỗ, xi măng, vữa tổng hợp

hay các loại vật liệu khác. Khả năng làm suy giảm bức xạ của các vật liệu này rất đa dạng.

Do đó, các chuyên gia cần đánh giá tính toán để lựa chọn loại vật liệu đảm bảo mục đích

che chắn. Hệ thống tường thường được xác định trong giai đoạn thiết kế cùng với giai đoạn

lựa chọn các vật liệu xây dựng.

2.2.2.1. Cửa

* Cửa bọc chì

Cửa và khung cửa phải được thiết kế để đảm bảo phù hợp với mục đích che chắn. Nếu

đòi hỏi phải dùng thêm chì thì khung bên trong cửa sẽ được bọc bằng một lớp chì đơn và

cùng với đường bao của khung tạo ra sự che phủ hiệu quả.

* Cửa gỗ

Đối với cửa bằng gỗ thì hiệu quả làm giảm cường độ chùm tia bức xạ cũng hạn chế và

không phải tất cả các cửa gỗ đều được thiết kế nhất quán như nhau. Có một số thiết kế vẫn

còn những khoảng hở khá lớn giữa lõi rắn bên trong và khung bên ngoài cửa. Có loại cửa

cho hiệu quả che chắn thấp vì chúng được tạo thành từ những khối gỗ ghép lại với nhau.

Loại này tạo ra nhiều lỗ hổng khi chiếu xạ. Ngoài ra, loại cửa có lõi chứa calcium silicate có

tính năng làm suy giảm bức xạ tương tự như thạch cao.

2.2.2.2. Cửa sổ

Có nhiều vật liệu khác nhau để lựa chọn làm cửa sổ. Điều quan trọng là loại vật liệu đó

phải bền và đảm bảo việc quan sát rõ ràng trong suốt thời gian sử dụng.

* Kính chì

Loại kính này có hàm lượng chì cao được sản xuất với bề dày khác nhau. Kính chì

thường được xác định theo đương lượng chì tính theo mm tại một giá trị kVp cụ thể.

* Kính tấm

Thông thường kính tấm chỉ được sử dụng trong trường hợp mà những yêu cầu về an

toàn rất thấp. Thường thì hai hay nhiều tấm kính có bề dày 6,35 mm được ghép lớp lại với

nhau tạo thành cửa sổ quan sát. Tuy nhiên, cần lưu ý tới khối lượng khi sử dụng những tấm

kính có bề dày và diện tích khá lớn.

* Acrylic chì

Sản phẩm này thực chất là những tấm acrylic trong suốt được tẩm chì. Những tấm

acrylic này được tạo ra với những đương lượng chì khác nhau, thông thường là 0,5; 0,8; 1

và 15 mm chì. Acrylic chì là một vật liệu tương đối mềm, dễ bị xước và mờ khi sử dụng một

số loại dung dịch tẩy rửa.

2.2.3. Sàn nhà và trần nhà

Bê tông là vật liệu cốt yếu được sử dụng trong kết cấu sàn nhà. Ngoài ra, bê tông cũng

có thể sử dụng trong các panel đúc sẵn, tường và mái nhà. Bê tông được thiết kế và chia làm

hai loại bê tông khối lượng chuẩn và bê tông nhẹ. Khả năng làm suy giảm chùm tia bức xạ

của lớp che chắn bê tông phụ thuộc vào bề dày, mật độ và thành phần của nó.

Bề dày của sàn có thể thay đổi từ 4 cm đến 20 cm. Để bảo đảm an toàn trong thiết kế

che chắn, ta quan tâm tới bề dày cực tiểu của bê tông trong quá trình tính toán che chắn.

2.2.3.1. Bê tông khối lượng chuẩn

Bê tông khối lượng chuẩn được sử dụng trong hầu hết kết cấu móng và các thành phần

cấu trúc chính như cột, dầm ngang và sàn nhà. Mật độ trung bình của bê tông chuẩn là 2,4

g/cm3. Sự đa dạng của mật độ bê tông là do sự khác nhau về mật độ các thành phần bên

trong, do kỹ thuật trộn bê tông khi đúc hay do sự khác nhau về tỷ lệ các thành phần trong

hỗn hợp.

2.2.3.2. Bê tông nhẹ

Bê tông nhẹ thường được đổ trên sàn nhà để chống cháy đồng thời làm giảm tải trọng.

Những lỗ nhỏ chứa không khí trên nền bê tông nhẹ có thể làm giảm sự dẫn nhiệt nên nó

thường được xếp vào loại những vật liệu chống cháy sơ cấp. Thông thường, lớp bê tông nhẹ có mật độ 1,8 g/cm3 hay vào khoảng ¾ mật độ của bê tông chuẩn tùy thuộc vào cốt liệu sử

dụng. “ Kết cấu tổ ong” hay các lỗ rỗng bên trong bê tông sẽ ảnh hưởng đến tính chất che

chắn của nó. Do đó, việc kiểm tra các lỗ rỗng và hiệu chỉnh cần được thực hiện trong quá

trình thiết kế che chắn.

2.2.4. Vùng không gian xen kẽ

Vùng không gian xen kẽ cao khoảng 1,5 m đến 2,4 m được xây dựng để hỗ trợ cho

việc bảo dưỡng hay cho những nhân viên xây dựng làm việc bên trên trần nhà. Sàn của vùng

không gian xen kẽ mỏng hơn rất nhiều so với sàn bê tông chuẩn. Nó có thể là một lớp bằng

thép không có bê tông phủ trên, một lớp thép có phủ thạch cao bên trên hay một lớp thép

phủ một lớp bê tông nhẹ. Hệ số chiếm cứ của khu vực này thường rất thấp vì việc tiếp cận

khu vực này thường xuyên bị hạn chế trừ trường hợp cần thiết.

2.3. Một số khái niệm và thuật ngữ liên quan đến tính toán che chắn

2.3.1. Mục tiêu của thiết kế che chắn P (shielding design goals)

Mục tiêu của thiết kế che chắn là các mức liều hiệu dụng được sử dụng trong tính toán

thiết kế và đánh giá cấu trúc lớp che chắn nhằm bảo vệ nhân viên bức xạ và công chúng.

Việc tính toán và thiết kế che chắn phải bảo đảm sao cho liều hiệu dụng tại điểm khảo

sát không vượt quá giá trị của mục tiêu che chắn.

2.3.2. Hằng số suất liều hiệu dụng (effective dose rate constant)

𝚪 Hằng số suất liều hiệu dụng đối với một nguồn điểm không che chắn được định nghĩa

bằng liều hiệu dụng trên đơn vị thời gian và đơn vị hoạt độ tại vị trí cách nguồn 1 mét.

Trong ATBX, đại lượng quan tâm đến đánh giá che chắn là liều hiệu dụng. Đại lượng

này phụ thuộc vào năng lượng của photon ban đầu và dạng hình học chiếu xạ. Hình 2.2 cho

thấy dạng hình học chiếu xạ được tính toán trong điều kiện ATBX phổ biến. Hình 2.3 cho

thấy liều hiệu dụng phụ thuộc vào dạng hình học chiếu xạ riêng biệt. Trong thực tế có nhiều

dạng hình học chiếu xạ, do vậy để có được liều hiệu dụng tổng cộng, người ta nên sử dụng

sự kết hợp các dạng hình học này. Cho một bức xạ ban đầu, trong hình 2.3 đã cho thấy rõ

rằng dạng hình học chiếu xạ từ trước tới sau (A-P) gây ra liều hiệu dụng cao nhất. Vì thế, sự

AP: Chiếu từ trước tới sau

PA: Chiếu từ sau tới trước

LAT: Chiếu ở phía bên

ROT: Chiếu xung quanh

ISO: Chiếu đẳng hướng

tính toán theo dạng hình học A-P được sử dụng trong đánh giá che chắn [13, tr. 10-11]

Hình 2.2: Sơ đồ các dạng hình học chiếu xạ chuẩn được chọn bởi ICRP [13, tr.11]

Hình 2.3: Liều hiệu dụng

trên kerma không khí ứng với năng lượng photon [13, tr.11]

Bảng 2.1: Hằng số suất liều hiệu dụng của các hạt nhân phóng xạ thường dùng trong PET

[6, tr.5-6]

Chu kỳ bán rã

20,4 phút Γ ( µSv.m2/ h.MBq) 0,148

Hạt nhân 11C 13N 10,0 phút 0,148

2,0 phút 0,148

109,8 phút 0,143

12,7 giờ 0,029

68,3 phút 0,134

76 giây 0,159

15O 18F 64Cu 68Ga 82Rb 124I

4,2 ngày 0,185

Hằng số suất liều hiệu dụng thích hợp trong mục đích che chắn đối với F-18 là 0,143 µSv m2/h.MBq. Theo công thức (2.2) thì hằng số này là suất liều 5,3 µSv/ h của 37 MBq F-

18 ở khoảng cách 1 mét của nguồn không che chắn.

Do cơ thể bệnh nhân hấp thụ một số bức xạ hủy cặp nên suất liều giảm đáng kể. Nhóm

AAPM Task Group 108 đã đề nghị sử dụng hằng số suất liều của bệnh nhân là 0,092 µSv m2/ h.MBq (3,4 µSv m2/ h/ 37 MBq) ngay sau khi tiêm thuốc cho bệnh nhân.

Trong chụp ảnh PET thì DCPX được dùng phổ biến là F-18 FDG. Flo-18 là một đồng

vị quan trọng trong ngành công nghiệp thuốc phóng xạ và chủ yếu được tổng hợp thành

FDG, tương tự như đường. F-18 thay thế cho hydroxyl ở vị trí 2 trong các phân tử glucose

và sử dụng như một đánh dấu trong quá trình chụp ảnh PET. F-18 FDG được sản xuất bằng

H,OH

4 OH 3

cách sử dụng một máy gia tốc vòng (cyclotron) để bắn phá vào bia, thường là nước làm giàu 18O với các proton năng lượng cao (gần bằng 11MeV). Chu kỳ bán rã tương đối dài so với các đồng vị phát xạ positron khác. Do đó mà các giả sử tính toán ATBX đều sử dụng 18F.

18F

Hình 2.4: Cấu tạo hóa học của đường (trái), F-18 FDG (phải)

2.3.3. Hoạt độ hấp thu Ao (administered activity )

Lượng hoạt độ hấp thu của F-18 phụ thuộc vào một vài yếu tố như: khối lượng bệnh

nhân, thời gian hấp thu, cách thức chụp ảnh,… Nói chung, người lớn tiêm khoảng từ 370-

740 MBq (10-20 mCi) chất phóng xạ F-18. Đối với bệnh nhân là trẻ em thì tiêm khoảng từ

4-5 MBq/kg. Sau khi tiêm, bệnh nhân nằm ở phòng tiêm khoảng 45-60 phút để cho chất

phóng xạ phân bố khắp nơi trong cơ thể. Điều quan trọng là bệnh nhân phải ở trạng thái

nghỉ ngơi, yên tĩnh nhằm giảm sự hấp thu chất phóng xạ ở cơ, xương [13, tr.13].

Thông thường, lượng hoạt độ hấp thu, thời gian hấp thu và thời gian chụp ảnh được

ghi rõ trong quy trình làm việc trong cơ sở PET.

2.3.4. Hệ số chiếm cứ T (occupancy factor)

Hệ số chiếm cứ đối với một khu vực hay một điểm nào đó được định nghĩa là thời

gian trung bình mà một cá nhân bị chiếu xạ tối đa trong khi chùm bức xạ đang hoạt động.

Hệ số chiếm cứ đối với một khu vực không tỉ lệ với thời gian chiếm cứ của bất kỳ cá nhân

nào, đúng hơn là nó tỉ lệ với thời gian được chiếm cứ bởi một cá nhân trải qua thời gian

nhiều nhất ở đó. Ví dụ, một phòng chờ có thể bị chiếm cứ suốt thời gian của ngày làm việc,

nhưng có hệ số chiếm cứ thấp bởi vì không có người nào trải qua hơn 50 giờ trong một năm

ở phòng chờ. Theo luật lao động của Việt Nam, một năm có 50 tuần làm việc, mỗi tuần làm

việc 5 ngày, mỗi ngày làm việc 8 giờ. Như vậy, hệ số chiếm cứ này sẽ là T=50/2000=1/40

đối với một năm làm việc bình thường. Hệ số chiếm cứ trong vùng không kiểm soát ít được

xác định bởi những người đến thăm bệnh ở cơ sở, những người chỉ ở đó trong thời gian

ngắn trong năm. Những cá nhân bị chiếu xạ tối đa thường là những nhân viên trong cơ sở

Bảng 2.2: Hệ số chiếm cứ đối với một số khu vực cụ thể [13, tr.16]

Vị trí Hệ số chiếm cứ (T)

Những khu vực chiếm cứ hoàn toàn, phòng hành chính,

khu vực điều trị bệnh, phòng kiểm soát điều trị, phòng 1 chờ có mặt bệnh nhân điều trị, không gian bị chiếm cứ ở

gần tòa nhà.

Phòng khám bệnh và điều trị bệnh nhân. 1/2

Hành lang, phòng chờ của nhân viên, nhà vệ sinh của 1/4 nhân viên.

Khu vực ngay sát hành lang. 1/8

Nhà vệ sinh công cộng, phòng lưu trữ, khu vực bên ngoài

có chỗ ngồi, phòng chờ không có bệnh nhân tham gia 1/20

điều trị, khu vực giữ bệnh nhân.

Khu vực bên ngoài đối với người đi bộ hoặc các phương 1/40 tiện giao thông, khu vực đậu xe, cầu thang, thang máy.

2.3.5. Hệ số giảm liều Rt (dose reduction factor)

Các hạt nhân phóng xạ thường dùng trong PET có chu kỳ bán rã ngắn. Do đó cần xem

xét đến sự phân rã của chúng. Khi đó tổng liều nhận được trong thời gian t là D(t) được tính

−𝜆𝑡

𝑡 0

theo công thức:

𝑡 0

𝑒 𝑑𝑡 (𝑡)𝑑𝑡 = ∫ 𝐷0̇ −𝜆𝑡 với thời gian t. Do đó, hệ số giảm liều D(t) sẽ nhỏ hơn tích số giữa suất liều ban đầu 𝐷(𝑡) = ∫ 𝐷̇ 1 𝜆 (1 − 𝑒 𝐷(𝑡) = 𝐷̇ 0 )

−𝜆𝑡

𝐷(𝑡) 𝐷0̇ 𝑡 =

Rt được tính như sau: 𝐷0̇

1 𝜆𝑡 (1 − 𝑒 𝑇1/2

𝑡

𝑅𝑡 = ) Hay (2.7)

0,693.t T1 2 )) Đối với F-18 có chu kỳ bán rã 110 phút, theo công thức (2.7) thì hệ số giảm liều trong thời

𝑅𝑡 = 1,443 (1 − exp(−

gian 30, 45, 60 và 90 phút lần lượt là 0,91; 0,87; 0,83 và 0,76.

2.3.6. Hệ số truyền qua B (transmission factor)

Hằng số suất liều hiệu dụng cho biết suất liều gây ra bởi nguồn điểm mà không có che

chắn giữa nguồn và điểm đang xét. Để biết được ảnh hưởng của che chắn được đặt giữa

nguồn và điểm đang xét, người ta đưa ra một hệ số gọi là hệ số truyền qua. Hệ số truyền qua

được định nghĩa như sau:

(2.8)

𝐷(𝑟0) : là liều tại một điểm đang xét mà có che chắn 𝐷0(𝑟0)

𝐵 = Với

: là liều tại cùng một điểm đang xét mà không có che chắn.

Do cơ thể bệnh nhân hấp thụ một số bức xạ hủy cặp nên suất liều từ bệnh nhân cũng 𝐷(𝑟0) 𝐷0(𝑟0)

giảm đáng kể. Như vậy, trong đánh giá che chắn cơ sở PET cần xem xét đến sự suy giảm

của bệnh nhân. Những hệ số truyền qua được tính toán theo phương pháp Monte Carlo áp

dụng cho chùm tia rộng. Nhóm AAPM Task Group 108 đã tính hệ số truyền qua đạt giá trị

lớn nhất là 50 mm chì, 50 cm bê tông và 18 cm sắt.

Bảng 2.3: Hệ số truyền qua của chùm tia rộng mang năng lượng 511 KeV đối với chì, bê

tông và sắt [6, tr.7]

Sắt (cm) 1,0000 0,7484 0,5325 0,3614 0,2353 0,1479 0,0905 0,0542 0,0319 0,0186 0,0107 0,0035 0,0011 0,0004 0,0001

Bề dày 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 25 30 40 50 Chì (mm) 1,0000 0,8912 0,7873 0,6905 0,6021 0,5227 0,4522 0,3903 0,3362 0,2892 0,2485 0,1831 0,1347 0,0990 0,0728 0,0535 0,0247 0,0114 0,0024 0,0005 Bê tông (cm) 1,0000 0,9583 0,9088 0,8519 0,7889 0,7218 0,6528 0,5842 0,5180 0,4558 0,3987 0,3008 0,2243 0,1662 0,1227 0,0904 0,0419 0,0194 0,0042 0,0009

Lưu ý: Khối lượng riêng của bê tông là 2,35 g/cm3

Số liệu hệ số truyền qua theo phương pháp tính Monte Carlo phù hợp với phương trình

được đề nghị bởi Archer [6, tr.7]. Hệ số truyền qua được tính theo phương trình Archer như

(−

1 𝛾)

𝛼𝛾𝑥

(2.9)

𝛽 𝛼�

𝛽 𝛼� 𝑒

Sau đây là một số đồ thị của sự truyền qua trong các môi trường vật chất như chì, bê tông và 𝐵 = ��1 + −

Mô phỏng Monte Carlo

Chì

(chùm tia rộng)

TVL 16,6 mm

a u q n ề y u r t ố s ệ H

Bề dày (mm)

sắt.

Hình 2.5: Đồ thị biểu diễn sự truyền qua chì của chùm tia rộng mang năng lượng

Mô phỏng Monte Carlo

(chùm tia rộng)

Bê tông

TVL 17,6 cm

a u q n ề y u r t ố s ệ H

Bề dày (cm)

511KeV [6, tr.6]

Hình 2.6: Đồ thị biểu diễn sự truyền qua bê tông của chùm tia rộng mang năng

lượng 511 KeV [6, tr.7]

Mô phỏng Monte Carlo

(chùm tia rộng)

Sắt

TVL 6,5 cm

a u q n ề y u r t ố s ệ H

Bề dày (cm)

Hình 2.7: Đồ thị biểu diễn sự truyền qua sắt của chùm tia rộng mang năng lượng

511 KeV [6, tr.7]

Nhiều vật liệu có hệ số suy giảm khác nhau đã được sử dụng để ước tính trong việc

che chắn phóng xạ của các cơ sở PET. Một số công trình nghiên cứu đã sử dụng hệ số suy

giảm của chùm tia hẹp, dạng hình học tốt đối với các vật liệu chì và bê tông. Với năng

lượng 0,511 MeV của chùm gamma thì bề dày một nửa của chì là 4,2 mm và đối với bê

tông bình thường là 3,4 cm [3, tr.50]. Các tính toán dựa vào những giá trị này thì chưa đủ độ

chính xác để áp dụng vào việc che chắn bởi vì người ta đã bỏ qua hệ số chồng chất của tán

xạ. Các giá trị hệ số truyền qua của chùm tia rộng đối với chì, bê tông và sắt dựa vào mô

phỏng Monte Carlo khá hợp lý.

Hình 2.5 cho thấy có sự khác biệt giữa kết quả tính Monte Carlo và TVL đối với chì

khi bề dày chì lên đến 10 mm. Với sự tăng bề dày chì thì sự khác biệt càng rõ rệt, theo cách

tính TVL thì bề dày chì cần thiết che chắn lớn hơn so với cách tính Monte Carlo. Kết quả

tương tự như đối với sắt ở hình 2.7. Kết quả đối với bê tông ở hình 2.6 cho thấy sự khác biệt

đáng kể giữa cách tính Monte Carlo và TVL.

2.3.7. Kerma (kinetic energy released per mass unit )

Để xác định được bề dày cần thiết cho lớp che chắn, đối với các bức xạ ion hóa gián

tiếp là tia X, ta cần biết giá trị air kerma tán xạ tại vị trí lưu trú.

Kerma là tỷ số tổng động năng ban đầu của tất cả các hạt mang điện được sinh ra do

các bức xạ ion hóa gián tiếp trong thể tích nguyên tố vật chất và khối lượng vật chất của thể

tích đó.

𝑑𝐸𝑘

𝑑𝑚

(2.10)

Kerma cũng phản ánh sự hấp thụ năng lượng bức xạ trong vật chất với đơn vị đo trong 𝐾 =

hệ SI là J/kg hay Gray (Gy). Nếu xét kerma đối với một khối không khí thay vì khối vật chất

thì khi đó kerma được gọi là air kerma (kerma không khí). Vậy air kerma được đo bằng tỉ số

giữa tổng động năng ban đầu của những hạt mang điện bị ion hóa trong thể tích nguyên tố

không khí và khối lượng thể tích khối không khí đó.

2.3.8. Liều hiệu dụng (effective dose)

Ảnh hưởng của các loại bức xạ lên cơ thể con người không chỉ phụ thuộc vào bản thân

của từng loại bức xạ mà còn phụ thuộc vào các cơ quan và mô trong cơ thể. Khi chịu cùng

một liều tương đương, các cơ quan và mô khác nhau trong cơ thể có thể chịu những mức độ

tổn thương khác nhau. Tức là chúng có độ nhạy với bức xạ khác nhau. Độ nhạy được đặc

trưng bởi một hệ số gọi là hệ số trọng số mô.

Trong trường hợp nhiều vùng trong cơ thể bị chiếu, người ta dùng liều hiệu dụng. Đó

(2.11)

𝐸 = ∑ 𝑊𝑇 . 𝐻𝑇 = ∑ 𝑊𝑟(∑ 𝑊𝑇. 𝐷𝑇,𝑟)

là tổng số:

Với HT : là liều tương đương nhận được ở mô T

WT : là hệ số trọng số mô đặc trưng cho cơ quan hay mô đó

Wr : là hệ số trọng số phóng xạ đối với bức xạ r

DT,r : là liều hấp thụ trung bình của bức xạ r trong cơ quan hay mô T

Đơn vị của liều hiệu dụng là Sievert (Sv)

2.4. Phương pháp tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET [6]

Phương pháp tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET được dựa theo tài liệu của

nhóm AAPM Task Group 108 [6]. Theo phương pháp này thì nguồn phóng xạ được xem là

một nguồn điểm. Nguồn phóng xạ ở đây là bệnh nhân được tiêm DCPX và nguồn đặt trong

phòng hot lab. Nguồn trong phòng hot lab thường được cất giữ trong các thùng chì có bề dày 5 cm. Với bề dày chì như vậy thì có hệ số truyền qua là 5.10-4 (theo bảng 2.3). Nên liều

gây ra bởi nguồn này thường được bỏ qua. Do đó, nguồn phóng xạ có ở phòng tiêm, phòng

vệ sinh dành riêng cho bệnh nhân và phòng chụp PET.

Hình 2.8: Dạng che chắn điển hình cho việc cất giữ tạm thời những nguồn dùng

trong PET [13, tr.17]

Để tính được bề dày chì che chắn cho các phòng chứa nguồn phóng xạ, ta thực hiện

các bước như sau:

Bước 1: Xác định khoảng cách từ nguồn phóng xạ đến điểm khảo sát.

Bước 2: Tính liều hiệu dụng gây bởi nguồn phóng xạ đến điểm khảo sát trong 1 tuần theo

các công thức sau:

* Phòng tiêm (hấp thu)

0,092.𝑁𝑊.𝐴0.𝑡𝑈.𝑅𝑡𝑈 2

𝑑

(2.12)

𝐷(𝑡𝑈) =

Với D(tU): là liều hiệu dụng từ phòng hấp thu (µSv) 0,092: là hằng số suất liều hiệu dụng (µSv.m2/MBq.h)

A0 : hoạt độ ban đầu tiêm cho bệnh nhân (MBq)

NW : tổng số bệnh nhân tiêm trong 1 tuần (số bệnh nhân/tuần)

d : khoảng cách từ nguồn phóng xạ đến điểm khảo sát (m)

tU : thời gian hấp thu DCPX (h)

RtU : hệ số giảm liều trong thời gian hấp thu

FU : hệ số phân rã trong thời gian hấp thu

* Phòng vệ sinh dành cho bệnh nhân

0,092.𝑁𝑊.𝐴0.𝐹𝑈.𝑡𝑇𝑜𝑖𝑙𝑒𝑡.𝑅𝑡𝑇𝑜𝑖𝑙𝑒𝑡 2

(2.13)

𝑑 Với D(ttoilet) : là liều hiệu dụng từ phòng vệ sinh của bệnh nhân (µSv)

𝐷(𝑡𝑇𝑜𝑖𝑙𝑒𝑡) =

tToilet : thời gian bệnh nhân đi vệ sinh (h)

RtToilet : hệ số giảm liều trong thời gian bệnh nhân đi vệ sinh

* Phòng chụp ảnh

0,092.𝑁𝑊.𝐴0.0,85.𝐹𝑈.𝑡𝐼.𝑅𝑡𝐼 2

𝑑

(2.14)

𝐷(𝑡𝐼) = Với D(tI): là liều hiệu dụng từ phòng chụp ảnh (µSv)

tI : thời gian chụp ảnh (h)

RtI : hệ số giảm liều trong thời gian chụp ảnh

Bước 3: Tính hệ số truyền qua theo công thức:

𝑃 𝑇

𝐷

(2.15)

Trong trường hợp che chắn thêm thì: 𝐵 =

(2.16)

Với B : hệ số truyền qua vật liệu che chắn 𝐵𝑡ổ𝑛𝑔 = ∏ 𝐵𝑖

P : mục tiêu của che chắn ( Sv/tuần)

T : hệ số chiếm cứ 𝜇

: hệ số truyền tổng cộng của toàn bộ che chắn

: hệ số truyền của từng vật liệu che chắn

𝐵𝑡ổ𝑛𝑔 Bước 4: Dựa vào phương trình Archer (2.9) để suy ra bề dày của vật liệu che chắn được 𝐵𝑖 tính theo phương trình như sau:

−𝛾

𝛽 𝛼��

𝛽 𝛼� / �1 +

(2.17)

1 𝛼𝛾 𝑙𝑛 ��𝐵

𝑥 = Với + : bề dày của vật liệu che chắn (cm hay mm)

Bảng 2.4: Những thông số tính hệ số truyền qua của chùm tia rộng mang năng lượng 511 𝑥

KeV [6, tr. 7]

Vật liệu che chắn α (cm-1) β (cm-1)

Chì 1,543 -0,4408 2,136 𝛾

Bê tông 0,1539 -0,1161 2,0752

Sắt 0,5704 -0,3063 0,6326

2.4.1. Tính toán che chắn cho phòng tiêm (hấp thu)

Như đã trình bày ở trên, bệnh nhân trước khi chụp ảnh PET cần được giữ ở trạng thái

nghỉ ngơi (nằm hoặc ngồi yên) để giảm sự hấp thu F-18 FDG trong cơ và xương. Thời gian

chờ hấp thu này khác nhau tùy cơ sở nhưng thường nằm trong khoảng thời gian 30-90 phút.

Bài toán: Tính bề dày vật liệu che chắn của phòng hấp thu đối với khu vực không kiểm soát

(hệ số chiếm cứ T=1) tại một điểm cách ghế ngồi của bệnh nhân 4 mét ? Giả sử bệnh nhân

được tiêm vào một lượng 555 MBq F-18 FDG, có 40 bệnh nhân tiêm mỗi tuần và thời gian

chờ hấp thu là 1giờ.

Giải

Ta có giới hạn chung về liều hiệu dụng đối với công chúng là P = 1 mSv/năm hay P = 20

= 0,83 Sv/tuần và hệ số giảm liều trong thời gian hấp thu 60 phút là

0,092.𝑁𝑊.𝐴0.𝑡𝑈.𝑅𝑡𝑈 2

𝑑

𝑅𝑡𝑈 𝜇 Do đó, tổng liều hiệu dụng tại một điểm cách bệnh nhân phóng xạ 4 mét trong 1 tuần là:

𝐷(𝑡𝑈) =

0,092.40.555.1.0,83 2 Sv

𝐷(𝑡𝑈) = = 105,95

𝑃

𝐷(𝑡𝑈).𝑇

𝐷(𝑡𝑈) 𝜇 Hệ số truyền qua vật liệu che chắn là:

𝐵 =

105,95.1 0,1888

𝐵 =

𝐵 = Thế các giá trị từ bảng 2.4 vào phương trình (2.17), ta có được bề dày của lớp chì che chắn

là:

−2,136

0,4408 1,543 ��

0,4408 1,543 � / �1 −

1,543.2,136 𝑙𝑛 ��0,1888

𝑥𝑐ℎì = − 1,2 cm

−2,0752

0,1161 0,1539��

0,1161 0,1539� / �1 −

𝑥𝑐ℎì = Nếu vật liệu che chắn là bê tông thì:

0,1539.2,0752 𝑙𝑛 ��0,1888

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = − 15 cm

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = Như vậy, bề dày che chắn đối với phòng hấp thu của cơ sở PET này là 1,2 cm chì hay 15 cm

bê tông.

2.4.2. Tính toán che chắn đối với phòng chụp ảnh

Ta áp dụng cách tính toán đơn giản nhất. Giả sử bỏ qua che chắn của máy chụp ảnh,

sau đó tính toán che chắn cho phòng chụp như tính toán đối với phòng tiêm thuốc. Do thời

gian chờ đợi trong phòng tiêm thuốc, hoạt độ phóng xạ trong bệnh nhân đã suy giảm với hệ

số FU = exp[-0,693.tU/T1/2], trong đó tU là thời gian chờ hấp thu. Đa số các trường hợp, bệnh

nhân đã loại bỏ khoảng 15% chất phóng xạ qua đường bài tiết nên liều trung bình giảm

xuống còn 0,85.

Khoang máy và các đầu dò của máy PET làm giảm đáng kể suất liều đến một số bức

tường. Điều này tùy thuộc vào hình dạng của phòng và cách bố trí máy chụp trong phòng

cũng như kiểu chụp ảnh. Nếu thông tin về che chắn của hệ thống chụp có sẵn từ nhà cung

cấp thì người ta có thể đưa vào để tính toán che chắn các bức tường, sàn và trần nhà cho

phòng chụp ảnh. Bức xạ ở bên trong của khoang máy PET thì gần như được che chắn 100%.

Tuy nhiên, bề rộng của khoang máy PET khoảng 16-18 cm. Vì vậy với 5 vị trí quét, máy

quét sẽ làm giảm liều bức xạ khoảng 20%. Ngoài ra, chúng ta còn phải tính đến thời gian

bệnh nhân được đưa vào phòng chụp ảnh và đặt vào vị trí ghi ảnh, sự giảm liều thực tế

khoảng 15%. Các tính toán dưới đây không tính đến sự giảm này [6, tr.10-11].

Bài toán : Tính bề dày vật liệu che chắn của phòng chụp PET đối với khu vực không kiểm

soát (hệ số chiếm cứ T=1) tại một điểm cách bệnh nhân 3 mét trong quá trình chụp ảnh. Biết

bệnh nhân được tiêm vào 555 MBq F-18 FDG và có 40 bệnh nhân chụp mỗi tuần. Thời gian

chờ hấp thu là 60 phút và thời gian chụp trung bình là 30 phút.

Giải

Ta cũng có giới hạn chung về liều hiệu dụng đối với công chúng P = 20 Sv/tuần và hệ số

giảm liều trong thời gian chụp ảnh 30 phút là = 0,91 𝜇

𝑅𝑡𝐼 Hệ số phân rã của F-18 sau 1 giờ được tính là :

𝑡𝑈 𝑇1 2)

𝐹𝑈 = 𝑒𝑥𝑝 (−0,693.

60 110)

𝐹𝑈 = 𝑒𝑥𝑝 (−0,693. 0,685

0,092.𝑁𝑊.𝐴0.0,85.𝐹𝑈.𝑡𝐼.𝑅𝑡𝐼 2

𝑑

𝐹𝑈 = Liều hiệu dụng cách bệnh nhân phóng xạ 3 mét trong 1 tuần là:

0,092.40.555.0,85.0,685.0,5.0,91 2 3

𝐷(𝑡𝐼) =

𝐷(𝑡𝐼) = = 60,12 µSv

𝑃

𝐷(𝑡𝐼) Hệ số truyền qua vật liệu che chắn là:

𝐷(𝑡𝑈).𝑇

𝐵 =

60,12.1 0,3327

𝐵 =

𝐵 = Thế các giá trị từ bảng 2.4 vào phương trình (2.17), ta có được bề dày của lớp chì che chắn

−2,136

0,4408 1,543 ��

0,4408 1,543 � / �1 −

là:

1,543.2,136 𝑙𝑛 ��0,3327

𝑥𝑐ℎì = − 0,8 cm

𝑥𝑐ℎì = Nếu vật liệu che chắn là bê tông thì:

−2,0752

0,1161 0,1539��

0,1161 0,1539� / �1 −

0,1539.2,0752 𝑙𝑛 ��0,3327 11 cm

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = −

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = Như vậy, bề dày che chắn đối với phòng chụp của cơ sở PET này là 0,8 cm chì hay 11 cm

bê tông.

2.4.3. Tính toán che chắn đối với tầng trên và tầng dưới của cơ sở PET

Các bức xạ gamma phát ra do sự hủy cặp có khả năng đâm xuyên cao. Việc che chắn

các bức xạ này đối với những người hoạt động ở tầng dưới và tầng trên của các cơ sở chụp

PET là hết sức cần thiết. Thông thường, người ta giả định rằng nguồn phát phóng xạ (bệnh

nhân được tiêm dược chất phóng xạ) cách sàn 1 mét. Suất liều bức xạ được tính toán tại vị

trí cách 0,5 mét tính từ sàn cho các phòng ở tầng trên nguồn và 1,7 mét tính từ sàn đối với

Phòng tiêm hay phòng chụp PET

4,3m

các phòng tầng dưới nguồn như hình 2.8 dưới đây :

Hình 2.9: Khoảng cách dùng để tính

toán che chắn [13, tr.18]

Bài toán 1: Tính bề dày che chắn đối với khu vực không kiểm soát phía trên phòng tiêm

thuốc (hệ số chiếm cứ T=1). Biết bệnh nhân được tiêm một lượng chất phóng xạ 555 MBq

F-18 FDG. Thời gian chờ hấp thu 1giờ, 40 bệnh nhân chụp mỗi tuần. Khoảng cách giữa các

tầng 4,3 mét và bề dày bê tông của sàn là 10 cm.

Giải

Ta có :

Khoảng cách từ người ở phía trên phòng tiêm thuốc đến nguồn phóng xạ (bệnh nhân)

d = (4,3 – 1) + 0,5 =3,8 m

0,092.𝑁𝑊.𝐴0.𝑡𝑈.𝑅𝑡𝑈 2

𝑑

Liều hiệu dụng tại một điểm cách bệnh nhân phóng xạ 3,8 mét trong 1 tuần là:

0,092.40.555.1.0,83

𝐷(𝑡𝑈) =

2 3,8 Sv

𝐷(𝑡𝑈) = = 117,4

𝑃

𝐷(𝑡𝑈) 𝜇 Hệ số truyền qua vật liệu che chắn là:

𝐷(𝑡𝑈).𝑇

𝐵 =

117,4 .1 0,1704

𝐵 =

𝐵 = Mặt khác :

−1/𝛾

𝛽 𝛼� . exp(𝛼𝛾𝑥) −

𝐵 = 𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔. 𝐵𝑐ℎì Hệ số truyền qua của 10 cm bê tông là :

𝛽 𝛼}

−1/2,0752

0,1161 0,1539� . exp(0,1539.2,0752.10) +

0,1161 0,1539}

𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = {�1 +

𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = {�1 − = 0,3987

𝐵

𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔

𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 Nên hệ số truyền qua của lớp chì che chắn là:

0,1704

𝐵𝑐ℎì =

0,3987 0,4274

𝐵𝑐ℎì =

Thế các giá trị từ bảng 2.4 vào phương trình (2.17), ta có được bề dày của lớp chì che chắn

−2,136

0,4408 1,543 ��

0,4408 1,543 � / �1 −

là:

1,543.2,136 𝑙𝑛 ��0,4274

𝑥𝑐ℎì = − 0,64 cm

𝑥𝑐ℎì = Nếu vật liệu che chắn là bê tông thì:

−2,0752

0,1161 0,1539��

0,1161 0,1539� / �1 −

Từ hệ số truyền qua B = 0,1704, ta suy ra bề dày của bê tông là:

0,1539.2,0752 𝑙𝑛 ��0,1704

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = − 16 cm

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = Do sàn bê tông dày 10 cm nên bề dày che chắn bổ sung là:

= 16 – 10

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 𝑐ℎ𝑒 𝑐ℎắ𝑛 = 6 cm

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 𝑐ℎ𝑒 𝑐ℎắ𝑛 Như vậy, bề dày che chắn bổ sung phía trên phòng tiêm này là 0,64 cm chì hay 6 cm bê

tông.

Bài toán 2 : Tính yêu cầu che chắn đối với phòng dưới phòng tiêm thuốc của cơ sở

PET (hệ số chiếm cứ T=1) ? Bệnh nhân được tiêm một lượng phóng xạ 555 MBq F-18

FDG. Thời gian chờ hấp thu 1 giờ, 40 bệnh nhân chụp mỗi tuần. Khoảng cách giữa các tầng

4,3 mét và bề dày bê tông của sàn là 10 cm.

Giải

Tương tự như bài 1, ta có :

Khoảng cách từ người ở phía dưới phòng tiêm thuốc đến nguồn phóng xạ (bệnh nhân)

d = (4,3 + 1) – 1,7 = 3,6 m

Liều hiệu dụng tại một điểm cách bệnh nhân phóng xạ 3,6 mét trong 1 tuần là:

= 130,8 Sv

45 𝐷(𝑡𝑈) 𝜇

Hệ số truyền qua vật liệu che chắn là:

0,1523

𝐵 = Mặt khác:

𝐵 = 𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔. 𝐵𝑐ℎì Hệ số truyền qua của 10 cm bê tông là :

= 0,3987

𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 Nên hệ số truyền qua của lớp chì che chắn

0,3820

𝐵𝑐ℎì = Suy ra bề dày chì che chắn bổ sung là:

0,71 cm

𝑥𝑐ℎì = Nếu vật liệu che chắn là bê tông thì:

Từ hệ số truyền qua B = 0,1523, ta suy ra bề dày của bê tông là:

17 cm

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = Do sàn bê tông dày 10 cm nên bề dày che chắn bổ sung là:

= 17 – 10

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 𝑐ℎ𝑒 𝑐ℎắ𝑛 = 7 cm

𝑥𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 𝑐ℎ𝑒 𝑐ℎắ𝑛 Như vậy, bề dày che chắn bổ sung phía dưới phòng tiêm này là 0,71 cm chì hay 7 cm bê

tông.

2.4.4. Các phòng liền kề với khu vực kiểm soát

Những nhân viên làm việc trong các phòng liền kề với phòng hấp thu, phòng chụp ảnh

PET cũng cần lưu ý đến. Nhiều cơ sở PET đưa ra mức giới hạn là 5 mSv/năm. Mức liều này

có thể khá lớn đối với những nhân viên làm việc trong những phòng gần với khu vực hấp

thu nếu khoảng cách từ bệnh nhân đã tiêm DCPX nhỏ hơn 4 mét (như bài toán trong phần

2.4.1) và họ làm việc ở một chỗ suốt ngày. Do đó, cần cẩn thận khi lập kế hoạch cho các

hoạt động xung quanh cơ sở PET làm giảm liều và nếu cần thiết có thể bổ sung chì trong

các bức tường để che chắn.

Bài toán 1: Bàn điều khiển của một máy PET cần xa máy PET ít nhất bao nhiêu biết rằng

để liều hấp thụ ít hơn 5 mSv/năm. Giả sử bệnh nhân được đưa vào 555 MBq F-18 FDG, có

40 bệnh nhân chụp mỗi tuần và thời gian chờ hấp thu là 1 giờ, thời gian chụp là 30 phút.

Máy PET

Bàn điều khiển

Hình 2.10 : Bàn điều khiển của máy chụp PET [13, tr.8]

Giải

Ta có : P = 5 mSv/năm = 100 Sv/tuần

𝜇 = 0,91

𝑅𝑡𝐼 0,685

0,092.𝑁𝑊.𝐴0.0,85.𝐹𝑈.𝑡𝐼.𝑅𝑡𝐼 2

𝑑

𝐹𝑈 = Công thức liều hiệu dụng từ phòng chụp ảnh là:

𝐷(𝑡𝐼) = Mà theo đề bài: Sv/tuần

0,092.𝑁𝑊.𝐴0.0,85.𝐹𝑈.𝑡𝐼.𝑅𝑡𝐼

𝐷(𝑡𝐼)

𝑃 = 𝐷(𝑡𝐼) = 100 𝜇 Suy ra:

0,092.40.555.0,85.0,685.0,5.0,91

100

𝑑 =

= 𝑑 = 2,33 m

𝑑 47

Thường thì các kỹ thuật viên ở phòng điều khiển cũng chính là người tiêm phóng xạ

cho bệnh nhân. Trong trường hợp đó cần có biện pháp để giảm thiểu lượng phóng xạ hấp

thụ xuống dưới mức 5 mSv/năm. Nếu bộ phận điều khiển không thể cách máy quét hơn 2,33

mét thì cần bổ sung thêm che chắn giữa máy quét và bộ phận điều khiển. Che chắn này có

thể đặt vách ngăn trên tường giữa kỹ thuật viên và máy quét hay có thể sử dụng các tấm che

chắn di động bằng chì.

Bài toán 2: Phòng tiêm thuốc của bệnh nhân chụp PET được đặt gần một phòng có máy

chụp gamma. Khi collimator của đầu dò hướng thẳng về phía bệnh nhân trong phòng tiêm

thuốc thì số đếm phông là 592000 số đếm trên phút (CPM). Cần phải che chắn như thế nào

để số đếm phông của bức xạ 0,511 MeV giảm xuống còn 1000 CPM ?

Giải

Hệ số truyền qua là : B = 1000/592000 = 0,0017

Thế các giá trị từ bảng 2.4 vào phương trình (2.17), ta có được bề dày của lớp chì che chắn

−2,136

0,4408 1,543 ��

0,4408 1,543 � / �1 −

là:

1,543.2,136 𝑙𝑛 ��0,0017

𝑥𝑐ℎì = − 4,2 cm

𝑥𝑐ℎì = Do đó, ta cần che chắn cho phòng tiêm này là 4,2 cm chì. Việc che chắn dàn trải toàn bộ

phòng sẽ làm chi phí tăng rất cao. Vì vậy mà ta chỉ cần sử dụng các lá chắn cho máy chụp

gamma là biện pháp hiệu quả mà kinh tế.

2.5. Những cân nhắc trong thiết kế che chắn

Vật liệu dùng trong che chắn thường là chì, sắt và bê tông có mật độ bình thường hoặc thấp (2,35 g/cm3 và 1,84 g/cm3) [10, tr.28]. Nói chung, bê tông với mật độ cao hơn được sử

dụng nhiều nhất. Nếu bê tông với mật độ thấp được sử dụng thì cần lưu ý trong tính toán

che chắn ATBX. Do hệ số chồng chất tán xạ nên bề dày một nửa của chì đối với những

photon có năng lượng 511 KeV là 4,2 mm [3, tr.50] có thể không phù hợp trong tính toán

che chắn. Sự suy giảm của các photon này dưới dạng chùm tia rộng trong các vật liệu nêu

trên khá phức tạp. Nhưng nhóm AAPM Task Group 108 đã tính toán che chắn ATBX cho

cơ sở PET rất hoàn hảo.

2.5.1. Một số hướng dẫn để thực hiện tốt hơn thiết kế che chắn cho cơ sở PET

Giả sử hoạt độ hấp thu trung bình của 18F là 555 MBq (15 mCi), thời gian hấp thu là

60 phút, số bệnh nhân trong một tuần là 40. Chúng ta áp dụng liều phóng xạ giới hạn theo

quy định của TCVN: 20 mSV/năm hay 400 Sv/tuần đối với chiếu xạ nghề nghiệp,

1mSv/năm hay 20 Sv/tuần đối với chiếu xạ dân chúng. Khi đó, chúng ta so sánh với liều

𝜇 giới hạn để biết được sự chiếu xạ là cao hay thấp. 𝜇

2.5.1.1. Che chắn các thiết bị bơm rút chất phóng xạ

Trước khi tiêm cho bệnh nhân, kỹ thuật viên cần bơm rút DCPX từ lọ thuốc sang

ống tiêm. Thao tác này được thực hiện sau tấm kính chì đặt giữa lọ thuốc và kỹ thuật viên.

Tấm kính chì cũng đóng vai trò là nắp đậy của thùng bằng chì chứa đựng DCPX. Thao tác

này như trong hình 2.11

Hình 2.11: Bơm rút dược chất phóng xạ từ lọ sang ống tiêm [13, tr.19]

Liều đối với tay của những cá nhân rút và tiêm DCPX có thể rất lớn. Ví dụ liều hiệu

dụng khi tiêm cho bệnh nhân 555 MBq, trong thời gian một phút thì ở khoảng cách 5 cm

trong một tuần là:

Γ.A.t.N 2 =

1 60.40 0,143.555. 2 0,05 𝐷 = D 21164 Sv/tuần !!!

Do đó để giảm liều đối với tay thì các kỹ 𝜇

thuật viên nên sử dụng ống tiêm được che

chắn bằng vonfram và kính chì. Nhưng khi đó ống tiêm trở nên nặng hơn rất nhiều, gây khó

khăn trong việc tiêm thuốc cho bệnh nhân. Ống tiêm che chắn như trong hình 2.12

Hình 2.12: Ống tiêm được che chắn chì dùng trong chụp PET [13, tr.20]

Bằng cách khác, sau khi rút DCPX vào ống tiêm và được chuyển đến phòng hấp thu

để tiêm cho bệnh nhân. Để giảm liều cho các kỹ thuật viên thì ống tiêm phải được đặt trong

một hình trụ được che chắn như hình 2.13

Hình 2.13: Hình trụ được che chắn chì để di chuyển ống tiêm [13, tr.20]

Dùng một ống dây nối với ống tiêm được đặt trong hình trụ che chắn chì để tiêm

thuốc cho bệnh nhân như hình 2.14. Ngoài ra, để giảm liều đối với tay thì người ta dùng hệ

thống chia liều tự động và các nhân viên nên luân phiên trong hoạt động tiêm thuốc cho

bệnh nhân.

Hình 2.14: Tiêm dược chất phóng xạ cho bệnh nhân [13, tr.21]

2.5.1.2. Giảm thời gian tiếp xúc với bệnh nhân phóng xạ

Nếu một kỹ thật viên cách bệnh nhân 1 mét trong thời gian hấp thu thì khi đó liều đối với

0,092.A.t.N.RtU 2

người này là:

0,092.555.1.40.0,83 2 1 Sv/ tuần !!!

𝐷 =

𝐷 = D = 1 695

𝜇 Do đó, để giảm thời gian tiếp xúc với bệnh nhân phóng xạ, các kỹ thuật viên có thể thực

hiện những biện pháp sau:

- Những công việc như lấy thông tin, giải thích, lấy mẫu máu hay những kiểm tra khác

nên được thực hiện trước khi tiêm DCPX.

- Sử dụng camera để điều khiển bệnh nhân từ xa để giảm thời gian mà các kỹ thuật

viên và y tá tiếp xúc với bệnh nhân.

Thời gian đưa bệnh nhân đến phòng chụp ảnh và đặt bệnh nhân vào đúng vị trí chụp ảnh

0,092.A.t.N.FU.0,85 2

mất khoảng 3 phút. Vì vậy, liều mà kỹ thuật viên nhận được trong công việc này là:

0,092.555.0,05.40.0,685.0,85 2 1 Sv/ tuần

𝐷 =

𝐷 = D = 59

𝜇 Từ những tính toán như trên thì liều mà một kỹ thuật nhận được có thể vượt quá liều

quy định. Chỉ có một cách phù hợp làm giảm liều thấp hơn là có đủ nhân viên để thời gian

mà nhân viên tiếp xúc với bệnh nhân tiêm thuốc phóng xạ được giảm bớt.

2.5.1.3. Tăng khoảng cách đến nguồn phóng xạ

Trong quá trình chụp ảnh, có ít nhất một kỹ thuật viên ở trong phòng điều khiển PET,

nơi mà cả bệnh nhân và quá trình chụp ảnh được theo dõi. Phòng điều khiển nên đặt ở vị trí

cách máy PET 2 mét (như bài toán 1 trong phần 2.4.4) là tốt nhất để giảm liều cho kỹ thuật

viên này dưới mức của ALARA.

2.5.2. Sự thiết kế cơ sở PET một cách hợp lý

Các cơ sở PET mới có thể sử dụng bê tông một cách có hiệu quả để đạt được những

yêu cầu che chắn. Trong khi các cơ sở hiện tại thì chì là phương án tốt nhất. Có thể sử dụng

những tấm chì di động để che chắn bệnh nhân trong phòng hấp thu. Đối với kế hoạch che

chắn cho cơ sở mới thì cần lưu ý đến những giới hạn liều quy định. Vùng không kiểm soát

có hệ số chiếm cứ cao thì nên đặt càng xa phòng hấp thu và phòng chụp ảnh càng tốt. Khi

lắp đặt cửa ra vào cần lưu ý đến giá thành để tránh che chắn chì nhiều. Nếu vùng không

kiểm soát đặt ở trên và dưới phòng hấp thu và phòng chụp ảnh thì khoảng cách giữa các sàn

nhà lớn hơn mức bình thường. Nếu không thể đạt được khoảng cách đó thì sàn cần đổ bê

tông dày hơn. Thông thường thì 10 cm bê tông sàn sẽ làm giảm liều với hệ số là 2,5 (theo số

liệu bảng 2.3). Nhà vệ sinh dành riêng cho bệnh nhân cần đặt gần phòng chụp ảnh để không

làm thay đổi số đếm phông của các thiết bị đầu dò khác khi bệnh nhân ngang qua khu khám

bệnh. Bệnh nhân có thể đến khu vực chờ trong khi xem xét lại ảnh chụp PET. Nếu bệnh

nhân được giữ lại trong khu khám bệnh sau khi chụp ảnh hoàn tất thì khu vực đó cũng được

tính đến trong kế hoạch ATBX.

2.5.3. Che chắn máy CT

Nên chú ý đến yêu cầu che chắn chì cho các bức tường đối với thành phần máy CT

(bỏ qua thành phần máy PET). Chỉ che chắn vừa phải cho các ảnh hưởng của bức xạ hủy

cặp mang năng lượng 511 KeV. Do bề dày một nửa đối với tia X của máy CT nhỏ hơn đối

với photon 511 KeV, những phòng che chắn đáp ứng được các mức liều công chúng nói

chung thường không chắc để che chắn thêm cho thành phần máy CT. Với phòng hấp thu,

cửa đến phòng chụp ảnh không cần che chắn đối với F-18 nhưng sẽ cần 1-2 mm chì để che

chắn cho máy CT.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO CƠ SỞ

PET/CT Ở BỆNH VIỆN CHỢ RẪY.

3.1. Dữ liệu để tính toán che chắn cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy

Nguồn phóng xạ

Điểm mô phỏng tính liều

Hành lang phòng QTVT- TBYT

3.1.1. Sơ đồ mô phỏng điểm tính liều của cơ sở PET/ CT

Hình 3.1: Sơ đồ mô phỏng điểm tính liều ở cơ sở PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy

Dựa trên sơ đồ của cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy, ngoài lượng chất phóng xạ

được cất giữ an toàn trong khu vực hóa phóng xạ thì có bốn phòng xem như các nguồn

phóng xạ đó là:

1. Phòng tiêm 2

2. Phòng tiêm 3

3. Phòng vệ sinh dành cho bệnh nhân

4. Phòng chụp PET/CT

Để tính toán che chắn ATBX cho nhân viên và công chúng trong cơ sở PET/CT ở

bệnh viện Chợ Rẫy thì chúng ta quan tâm đến các vị trí tính liều ở các phòng sau đây:

1. Phòng tiếp tân 10. Hành lang phòng tiêm

2. Phòng chờ VIP 11. Hành lang toilet (vệ sinh)

3. Văn phòng 1 12. Phòng vận hành PET/CT

4. Văn phòng 2 13. Phòng hot lab

5. Phòng đọc 14. Phòng vận hành cyclotron

6. Phòng họp 15. Văn phòng cyclotron

7. Cầu thang thoát hiểm 16. Trần của phòng tiêm

8. Hành lang PET/CT 17. Trần của phòng chụp

9. Hành lang phòng QTVT-TBYT

3.1.2. Các tham số trong tính toán che chắn cho cơ sở PET/CT

18FDG

Định nghĩa Công thức tính/ đơn vị Tham số

DCPX được sử dụng chủ yếu trong chụp PET Chu kỳ bán rã của 18FDG 110 phút T1/2

Tổng số bệnh nhân trong tuần 50 bệnh nhân NW

370 MBq A0

D mét Hoạt độ ban đầu khi tiêm cho bệnh nhân Khoảng cách từ các phòng phóng xạ đến các điểm tính liều

Thời gian hấp thu 60 phút 1 giờ tU

~ Thời gian ghi hình 30 phút 0,5 giờ tI

6 phút ~ 0,1 giờ tT Thời gian bệnh nhân đi vệ sinh trước khi ghi hình

𝑅𝑡𝑈 = 1,443

))

𝑇1/2 𝑡𝑈 (1 − exp(−

0,693. tU 1 T 2

𝑅𝑡𝑈 = 0,83

~ RtU Hệ số giảm liều theo thời gian hấp thu tU

(1 − exp(−

))

𝑅𝑡𝐼 = 1,443

𝑇1/2 𝑡𝐼

0,693. tI 1 T 2

𝑅𝑡𝑈 = 0,91

RtI Hệ số giảm liều theo thời gian ghi hình tI

))

𝑅𝑡𝑇 = 1,443

0,693. tT 1 T 2

𝑇1/2 𝑡𝑇 (1 − exp(− )

RtT Hệ số giảm liều theo thời gian đi vệ sinh tT

0,693.𝑡𝑈 𝑇1/2

FU Hệ số phân rã theo thời gian hấp thu

𝑅𝑡𝑈 = 0,98 𝐹𝑈 = exp (− 𝐹𝑈 = 0,685 0,15

F(T) Hệ số thải xạ

WBN2 0,5 Trọng số sử dụng của phòng tiêm số 2

WBN3 0,5 Trọng số sử dụng của phòng tiêm số 3

P 100 Sv/tuần hay 5 mSv/năm Giới hạn liều áp dụng cho nhân viên bức xạ trong khu vực kiểm soát 𝜇

P 20 Sv/tuần hay 1 mSv/năm Giới hạn liều áp dụng cho công chúng trong khu vực không kiểm soát

T Hệ số chiếm cứ 𝜇 0 - 1

3.1.3. Số liệu tính liều hiệu dụng tại các phòng trong cơ sở PET/CT

Để tính liều từ nguồn phóng xạ ở phòng tiêm 2, phòng tiêm 3, phòng vệ sinh của

bệnh nhân và phòng chụp PET/CT, chúng ta sẽ thực hiện theo các bước sau đây:

Bước 1: Xác định khoảng cách từ 4 nguồn phóng xạ đến vị trí tính liều của 17 phòng

đã nêu trên.

Bước 2: Tính liều hiệu dụng do 4 nguồn phóng xạ gây ra tại 17 phòng đó.

* Liều hiệu dụng do phòng tiêm 2 và 3 gây ra tại 17 phòng tính theo công thức:

0,092.𝐴0.𝑁𝑤.𝑊𝐵𝑁(2,3).𝑡𝑈.𝑅𝑡𝑈 2

𝑑

(3.1)

𝐷(𝑡𝑈) = * Liều hiệu dụng do phòng vệ sinh của bệnh nhân gây ra tại 17 phòng tính theo công

thức:

0,092.𝐴0.𝑁𝑤.𝑡𝑇.𝐹𝑈.𝑅𝑡𝑇 2

(3.2)

𝑑

55 𝐷(𝑡𝑇) =

* Liều hiệu dụng do phòng chụp PET/CT gây ra tại 17 phòng tính theo công thức:

(3.3)

𝑑

0,092.𝐴0.𝑁𝑤.𝑡𝐼.𝑅𝑡𝐼.𝐹𝑈.0,85 2 𝐷(𝑡𝐼) = Bước 3: Tính tổng liều khi chưa che chắn do 4 nguồn phóng xạ gây ra tại 17 phòng

theo công thức:

(3.4) Dtổng= ( D2 + D3 + DVS + Dchụp). T

Với T: hệ số chiếm cứ của mỗi phòng

D2, 3: liều hiệu dụng từ phòng tiêm 2, 3

DVS: liều hiệu dụng từ phòng vệ sinh của bệnh nhân

Dchụp: liều hiệu dụng từ phòng chụp PET/CT

Dtổng: tổng liều hiệu dụng khi chưa che chắn do 4 phòng phóng xạ.

Sau khi thực hiện theo 3 bước như trên chúng ta có bảng số liệu 3.1 dưới đây.

Bảng 3.1: Số liệu tính liều hiệu dụng khi chưa che chắn tại các phòng do 4 nguồn phóng xạ

STT

Phòng

Tiêm 2 (m)

Tiêm 3 (m)

Vệ Sinh (m)

Chụp (m)

(µSv)

D2 (µSv)

D3 (µSv)

DVS (µSv)

Dchụp (µSv)

Dtổng (µSv)

Tiếp tân

15,5

16,0

15,0

7,0

2,9

2,8

0,5

9,2

15,4

Chờ VIP

6,5

7,5

4,5

5,0

0,25

16,7

12,6

5,6

18,0

13,2

5,5

6,5

4,0

9,0

23,3

16,7

7,1

5,6

52,8

4,0

5,5

3,0

44,1

23,3

12,7

80,1

gây ra ở cơ sở PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy

20,0

0,0

6,0

7,5

5,0

19,6

12,6

4,6

36,8

22,0

0,0

8,0

10,0

7,0

0,25

11,0

7,1

2,3

5,1

23,5

0,0

11,0

10,0

2,5

0,25

5,8

1,1

72,1

21,2

2,5

3,5

1,5

7,5

0,25

113,0

57,7

50,8

8,0

57,4

3,7

4,5

3,0

5,5

0,25

51,6

34,9

12,7

14,9

28,5

6,0

7,0

12,5

3,0

0,25

19,6

14,4

0,7

50,1

21,2

Văn phòng 1 Văn phòng 2 Phòng đọc Phòng họp Hành lang PET/CT Hành lang Toilet Hành lang hấp thu Hành lang TBYT

15,0

15,5

3,0

0,25

3,1

0,5

50,1

14,2

Cầu thang

12 Hot lab

2,5

1,5

4,0

10,0

100

0,5

113,0

313,9

7,1

4,5

219,3

2,5

4,0

2,0

13,0

100

113,0

44,1

28,6

2,7

188,4

2,0

3,5

13,0

100

0,25

176,6

9,3

2,7

91,3

5,5

5,0

100

23,3

3,8

18,0

68,5

4,5

6,5

34,9

2,7

72,5

21,0

0,0

15,0

15,5

16,0

4,5

3,1

2,9

0,4

22,3

28,8

Văn phòng cyclotron Vận hành cyclotron Vận hành PET/CT Trần phòng tiêm Trần phòng chụp

Chú ý: Liều ở phòng chụp bằng 0 vì khoảng cách khá lớn và qua nhiều bức tường.

3.2. Tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy

3.2.1. Tính toán che chắn cho phòng tiêm 2 và 3

3.2.1.1. Số liệu tính toán che chắn cho phòng tiêm 2 và 3

Để che chắn cho phòng tiêm 2 và 3 thì chúng ta quan tâm đến liều phóng xạ ở các

phòng sau đây:

- Phòng vận hành PET/CT

- Phòng hot lab

- Phòng vận hành cyclotron

- Văn phòng cyclotron

- Hành lang phòng tiêm

- Văn phòng 1, 2

- Trần của phòng tiêm

Giả sử các bức tường gạch dày 20 cm tương đương với 2 cm bê tông. Trần phòng tiêm

có bề dày 10 cm bê tông. Để tính toán bề dày chì che chắn cho các bức tường và trần của

phòng tiêm 2 và 3, ta tiến hành theo các bước như sau:

Bước 1: Tính hệ số truyền qua Bbê tông của 2 cm, 10 cm bê tông theo công thức

(−1/𝛾)

𝛽 𝛼� . exp(𝛼𝛾𝑥) − 𝛽/𝛼}

(3.5)

ổ

𝑡

𝑛𝑔

𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = {�1 + Bước 2: Tính liều hiệu dụng khi qua 2 cm, 10 cm bê tông ′

ổ

𝑡

𝑛𝑔

𝐷 ′ (3.6)

𝑛𝑔 = 𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔. 𝐷𝑡

𝐷 Bước 3: So sánh với mục tiêu che chắn P

𝑡ổ𝑛𝑔 ≤

P thì không cần thêm che chắn. - ′

𝑡ổ𝑛𝑔

𝐷 ′ - > P thì chúng ta tính hệ số truyền qua của chì che chắn theo công thức sau:

𝑃

𝐷′𝑡ổ𝑛𝑔

𝐷 (3.7)

𝐵𝑐ℎì = Bước 4: Tính bề dày của lớp chì che chắn theo công thức:

−𝛾

𝐵𝑐ℎì

𝛽 𝛼

+ 𝛽 𝛼

(3.8)

1 𝛼𝛾 ln [

] 𝑥𝑐ℎì = Với các thông số α = 1,543 cm-1, β = -0,4408 cm-1, =2,136 đối với chùm bức xạ mang năng

lượng 511 KeV. 𝛾

Sau khi tính toán theo các bước như trên ta được kết quả trong bảng 3.2 dưới đây.

Bảng 3.2: Số liệu tính toán bề dày chì che chắn cho phòng tiêm 2 và 3 ở cơ sở PET/CT bệnh

Phòng

Phòng vận hành PET/CT

Phòng hotlab

Phòng vận hành cyclotron

Văn phòng cyclotron

Hành lang phòng tiêm

Văn phòng 1

Văn phòng 2

Trần phòng tiêm

100

0,9088

0,9088 0,9088 0,9088 0,3987

68,5

219,3

91,3

188,4

28,5

52,8

80,2

72,5

Mục tiêu che chắn (µSv) Bề dày bê tông (cm) Hệ số truyền của bê tông Liều hiệu dụng chưa che chắn (µSv)

viện Chợ Rẫy

62,3

199,3

83,0

171,2

25,9

48,0

72,9

28,9

Liều hiệu dụng qua lớp bê tông (µSv)

1,0000

0,5018 1,0000

0,5841

0,7722 0,4168 0,2744 0,6920

Hệ số truyền qua của chì

0,0

5,3

0,0

4,2

2,2

6,6

9,3

3,0

Bề dày chì che chắn (mm)

3.2.1.2. Kết luận che chắn cho phòng tiêm 2 và 3

Dựa vào kết quả ở bảng 3.2 chúng sẽ che chắn chì như sau:

- Bức tường hướng về phía phòng vận hành PET/CT che chắn 3 mm chì

- Bức tường hướng về phòng hot lab che chắn 6 mm chì

- Bức tường hướng về phía phòng vận hành cyclotron che chắn 5 mm chì

- Trần phòng tiêm che chắn 3mm chì.

3.2.2. Tính toán che chắn cho phòng vệ sinh bệnh nhân

3.2.2.1. Số liệu tính toán che chắn cho phòng vệ sinh bệnh nhân

Để che chắn cho phòng vệ sinh bệnh nhân chụp PET/CT thì chúng ta quan tâm đến

các điểm liều ở các phòng sau đây:

- Văn phòng 1

- Văn phòng 2

- Phòng đọc

- Phòng họp

- Văn phòng cyclotron

- Hành lang phòng tiêm

- Hành lang phòng vệ sinh bệnh nhân

Các bước tính toán che chắn cho phòng vệ sinh bệnh nhân giống như các bước tính toán che

chắn cho phòng tiêm 2 và 3. Thực hiện theo các bước tính như trên chúng ta được kết quả

như trong bảng 3.3

Bảng 3.3: Số liệu tính toán bề dày chì che chắn cho phòng vệ sinh bệnh nhân ở cơ sở

Hành

Văn

lang

Phòng

phòng

Phòng

phòng

cyclotron

đọc

họp

tiêm

vệ sinh

Mục tiêu che chắn (µSv)

100

Bề dày bê tông (cm)

Hệ số truyền qua của bê

0,9088 0,9088 0,9088 0,9088

0,9088

tông

Liều hiệu dụng chưa che

52,8

80,2

36,7

5,1

188,4

28,5

57,4

chắn (µSv)

Liều hiệu dụng qua lớp bê

48,0

72,9

33,4

4,6

171,2

25,9

52,2

tông (µSv)

Hệ số truyền qua của chì

0,4168 0,2744 0,5997 1,0000

0,5841

0,7722

0,3834

Bề dày chì che chắn (mm)

6,6

9,3

4,0

0,0

4,2

2,2

7,1

PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy

Riêng bức tường hướng về phía văn phòng cyclotron, theo kết quả ở bảng 3.3 thì

chúng ta sẽ che chắn 5 mm chì. Nhưng do chúng ta đã che chắn bức tường hướng về phía

phòng vận hành cyclotron của phòng tiêm 2 và 3 là 5 mm chì. Xét về mặt chi phí che chắn

và đảm bảo được mục đích ATBX thì chúng ta sẽ che chắn cho bức tường hướng về phía

văn phòng cyclotron của phòng vệ sinh này với bề dày chì nhỏ hơn 5 mm. Giả sử bề dày che

chắn cho các bức tường của phòng chụp PET/CT nhỏ nhất là 1 mm chì. Để biết được bề dày

chì che chắn cho bức tường hướng về phía văn phòng cyclotron của phòng vệ sinh là bao

nhiêu, chúng ta lần lượt cho giá trị bề dày chì là 1 mm, 2 mm, 3 mm, … sao cho liều hiệu

dụng sau khi che chắn tại các phòng như văn phòng cyclotron, phòng vận hành cyclotron,

phòng đọc, phòng họp đều nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn liều cho phép.

Bảng 3.4: Tính toán che chắn cho bức tường hướng về phía văn phòng cyclotron của phòng

Chì P.

Phòng

D'2

Chì P. tiêm 2

tiêm 3

Chì P.VS

D'3

Chì P.chụp

D'VS

chụp

tổng

D tổng

Bê tông

D' chụp

µSv

mm B chì

µSv

mm B chì

µSv

mm B chì

µSv

mm B chì

µSv

cm BBê tông

Đọc

19,6 12,6 4,6

36,7

0,9088 5 0,5227 9,3

0,5227 6,0

0,8912 3,7

0,8912 0,0 19,0

Họp

0,25

7,1 2,3

5,1

0,9088 5 0,5227 5,2

0,5227 3,4

0,8912 1,9

0,8912 0,0

2,6

Văn phòng cyclotron 1

113

44,1 28,6 2,7 188,4 2

0,9088 5 0,5227 53,7

0,5227 20,9 1

0,8912 23,2

0,8912 2,2 100,0 100

Vận hành cyclotron 0,25 176,6 176,6 9,3 2,7 91,3

0,9088 5 0,5227 83,9

0,5227 83,9 1

0,8912 7.5

0,8912 2.2 44,4 100

vệ sinh bệnh nhân

Như vậy dựa vào kết quả ở bảng 3.4 thì chúng ta thấy rằng với bề dày 1 mm chì che

chắn ở bức tường hướng về phía văn phòng cyclotron của phòng vệ sinh bệnh nhân thì các

phòng xung quanh đều thỏa mãn với giá trị của mục tiêu che chắn.

3.2.2.2. Kết luận che chắn cho phòng vệ sinh bệnh nhân

Dựa vào kết quả ở bảng 3.3 và bảng 3.4 chúng ta sẽ che chắn các bức tường như sau:

- Bức tường hướng về phía hành lang nhà vệ sinh bệnh nhân, văn phòng 1 và 2 che

chắn 10 mm chì

- Cửa ra vào khu vực hành lang phòng tiêm bệnh nhân che chắn 3 mm chì

- Bức tường hướng về phía văn phòng cyclotron che chắn 1 mm chì.

Sau đây là hình mô phỏng che chắn cho phòng tiêm 2, 3, nhà vệ sinh và cửa.

3 mm chì

6 mm chì

5 mm chì

3 mm chì

10 mm chì

3 mm chì

1 mm chì

Trần của phòng tiêm 3

Che chắn 3mm chì

Trần của phòng tiêm 2

Hình 3.2: Mô phỏng che chắn cho phòng tiêm 2, 3, nhà vệ sinh và cửa.

Hình 3.3: Mô phỏng che chắn cho trần của phòng tiêm 2 và 3

3.2.3. Tính toán che chắn cho phòng chụp PET/CT

3.2.3.1. Đối với máy PET

Trước hết chúng ta cần biết một số đặc điểm về phòng máy PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy

như sau:

- Phòng đặt ở tầng trệt. Phòng bên trên có hệ số chiếm cứ T = 1. Khoảng cách giữa các

phòng là 4,5 mét. Trần có bề dày 10 cm bê tông.

- Các bức tường gạch dày 20 cm. Giả sử bề dày tường gạch 20 cm này tương đương

với 2 cm bê tông.

Hành lang phòng QTVT-TBYT

Bức tường 3

- Máy PET được đặt cách sàn 1,5 mét

Bức tường 2

Bức tường 4

Cầu thang thoát hiểm

Bức tường 1

Hành lang PET/CT

Phòng PET/CT

Hình 3.4: Sơ đồ phòng chụp PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy

Để che chắn cho máy PET thì chúng ta quan tâm đến liều phóng xạ ở các phòng xung

quanh phòng chụp PET/CT sau đây:

- Hành lang PET/CT

- Cầu thang thoát hiểm

- Hành lang phòng QTVT-TBYT

- Phòng vận hành PET/CT

- Trần phòng chụp PET/CT

Các bước tính che chắn cho các bức tường, trần của phòng chụp PET/CT giống như các

bước tính che chắn cho phòng tiêm 2 và 3. Thực hiện theo 4 bước như trên ta được bảng số

liệu 3.5 dưới đây.

Bảng 3.5: Số liệu tính toán bề dày chì che chắn cho các bức tường, trần của phòng máy PET

Bức tường

Trần

Mục tiêu che chắn (µSv)

100

Bề dày bê tông (cm)

Hệ số truyền của bê tông

0,9088

0,3987

Liều hiệu dụng chưa che chắn (µSv)

21,2

14,2

21,2

68,5

28,8

Liều hiệu dụng qua lớp bê tông (µSv)

19,3

12,9

19,3

62,3

11,5

Bề dày chì che chắn(mm)

0,0

ở bệnh viện Chợ Rẫy

Với kết quả ở bảng 3.5 thì chúng ta không cần che chắn cho máy PET. Dó đó phải tính đến

che chắn cho máy CT.

3.2.3.2. Đối với CT

Mục đích của việc tính toán che chắn cho phòng máy CT là xác định bề dày của lớp

che chắn sao cho giá trị kerma không khí tại khu vực lưu trú bên ngoài lớp che chắn giảm

tới giá trị nhỏ hơn hoặc bằng P/T. Giá trị của mục tiêu thiết kế che chắn cho máy đối với

khu vực không kiểm soát P = 0,02 mGy/tuần, khu vực kiểm soát là P = 0,1 mGy/tuần [16].

Để tính toán che chắn bức xạ cho máy CT thì chúng ta cần phải biết tải làm việc của máy

cũng như các thông số chụp CT.

Thông số chụp

Toàn thân

Bụng chậu

Đầu

Số ca chụp/tuần (N)

100

Chiều dài quét bệnh nhân (L)

~ 100 cm

15-20 cm

50 – 60 cm

Điện áp (kVp)

120

Cường độ (mAs)

120 mAs

380 mAs

160 mAs

Bảng 3.6: Tải làm việc của máy CT ở cơ sở PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy

1,2

0,8

1,4

Pitch (p)

8,1 mGy

53,0 mGy

12,3 mGy

CTDIvol

Để tính toán che chắn cho phần máy CT chúng sẽ thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Tính giá trị kerma không khí thứ cấp cách bệnh nhân 1 mét trong 1 tuần cho

tất các ca chụp.

1 𝐾𝑠𝑒𝑐

.N (3.9)

𝐿 𝑝 𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑝

= 𝜅 Với : hệ số tán xạ

𝑝.𝐶𝑇𝐷𝐼𝑣𝑜𝑙 2 1 3) 3.0,93+ (

𝜅 (vùng đầu)

𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑝 =

𝑝.𝐶𝑇𝐷𝐼𝑣𝑜𝑙 2 1 𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑝 = 3) 3.0,47+ ( (xem các công thức trong phần phụ lục A)

(vùng thân) (3.10)

đối với bề dày bê tông của phòng PET/CT Bước 2: Tính hệ số truyền qua

(−1/𝛾)

𝛽 𝛼� . exp(𝛼𝛾𝑥) − 𝛽/𝛼}

𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 (3.11)

𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔 = {�1 + Bước 3: Tính giá trị kerma không khí thứ cấp cho tất cả các ca chụp trong một tuần tại

vị trí lưu trú khi chưa che chắn

(3.12)

1 𝑑)

1 . 𝐾𝑠𝑒𝑐

𝐾𝑠𝑒𝑐 = ( Bước 4: Tính hệ số truyền qua đối với chùm tia rộng Bsec

𝑃

𝑇.𝐾𝑠𝑒𝑐

(3.13)

𝐵𝑠𝑒𝑐 = Bước 5: Xác định hệ số truyền qua của lớp chì che chắn

𝐵𝑐ℎì (3.14)

𝐵𝑠𝑒𝑐 = 𝐵𝑏ê 𝑡ô𝑛𝑔. 𝐵𝑐ℎì Bước 6: Suy ra bề dày của lớp chì che chắn

−𝛾

𝐵𝑐ℎì

𝛽 𝛼

+ 𝛽 𝛼

(3.15)

1 𝛼𝛾 ln [ ,

,α β γ là các tham số phụ thuộc vào vật liệu của lớp che chắn, cũng như sự

] 𝑥𝑐ℎì = Trong đó,

phân bố tải làm việc theo giá trị kVp của máy CT (xem phần phụ lục B)

Thực hiện tính toán theo các bước trên ta có bảng số liệu 3.7 dưới đây.

Bảng 3.7: Số liệu kerma không khí thứ cấp ở khoảng cách 1 mét trong 1 tuần cho các chế độ

Chế độ chụp

sec

CTDIvol

CTDI100,p

Số ca chụp/tuần

κ (cm-1)

(mGy)

Chiều dài chụp (cm)

Toàn thân

8,1

1,2 3.10-4

100

11,81

14,76

Đầu

53,0

0,8

43,41

1,95

chụp CT ở cơ sở PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy

Xương chậu, bụng

12,3

1,4

100

20,91

26,89

9.10-5

3.10-4

Tổng giá trị kerma không khí thứ cấp ở khoảng cách 1 mét trong 1 tuần cho tất cả các ca chụp CT là :

sec = 14,76+ 1,95+26,89

sec = 43,60 (mGy)

Bức tường

Cửa

Trần phòng chụp

Khoảng cách (m)

2,5

3,0

5,0

3,5

43,60

Tổng giá trị kerma không khí thứ cấp ở 1m trong 1 tuần (mGy/tuần)

0,02

0,10

0,02

Mục tiêu che chắn (mGy/tuần)

Bảng 3.8: Số liệu tính toán bề dày chì che chắn đối với máy CT ở cơ sở PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy

Hệ số chiếm cứ

0,25

1,00

Bề dày bê tông (mm)

100

1,0000

0,3775 0,3775

0,3775

0,0139

Hệ số truyền qua của bê tông

6,98

4,84

1,74

3,56

Kerma không khí thứ cấp khi chưa che chắn (mGy/tuần)

0,0115

0,0115 0,0165

0,0165

0,0573

0,0056

Hệ số truyền qua của chùm tia rộng

0,0115

0,0304 0,0437

0,0437

0,1519

0,4043

Hệ số truyền qua của chì che chắn

1,15

0,83

0,72

0,39

0,17

Bề dày chì che chắn (mm)

3.2.1.3. Kết luận che chắn cho phòng chụp PET/CT

Dựa vào kết quả ở bảng 3.8 chúng ta sẽ che chắn cho phòng chụp PET/CT như sau:

- Cửa che chắn 2 mm chì.

- Bốn bức tường che chắn 1 mm chì

- Trần của phòng che chắn 1 mm chì.

Sau đây là hình mô phỏng che chắn cho phòng chụp PET/CT.

Hành lang phòng QTVT-TBYT

1mm chì

1mm

chì

Trần của phòng PET/CT: che chắn 1mm chì

Cầu thang thoát hiểm

2mm chì

1mm chì

Hành lang PET/CT

Hình 3.5: Mô phỏng che chắn cho phòng chụp PET/CT

3.2.4. Kiểm tra ATBX sau khi che chắn chì ở các phòng phóng xạ

Để đảm bảo ATBX thì sau khi tính toán bề dày chì ở các phòng phóng xạ chúng ta

kiểm tra lại liều hiệu dụng tại các phòng khảo sát. Dưới đây là bảng tổng hợp kết quả này.

Chì P.

Tiêm 2

Tiêm 3

Vệ sinh

D2’

D3'

Chì VS

D VS

D Chụp

Chì P. tiêm 2

Chì P. chụp

D’ VS

Chụp

Bề dày bê tông cm

tiêm 3 mm

Phòng

µSv

chụp µSv

µSv

Bbê tông

Bchì 2

Bchì 3

Bchì VS

B chì p.chụp

1 Tiếp tân

16,0

15,5

15,0

7,0

2,8

2,9

0,5

9,2

15,4

2,0

0,9088

0,6905

1,7

0,6905

1,8

0,6905

0,3

0,8912

7,5

11,3

2 Chờ VIP

6,5

7,5

4,5

5,0

0,25

16,7

12,6

5,6

18,0

13,2

2,0

0,9088

0,6905

10,5

0,6905

7,9

0,6905

3,5

0,8912

14,6

9,1

Văn phòng 1

5,5

6,5

4,0

9,0

23,3

16,7

7,1

5,6

52,8

2,0

0,9088

0,2485

5,3

0,2485

3,8

0,2485

1,6

0,8912

4,5

15,2

Văn phòng 2

4,0

5,5

3,0

20,0

44,1

23,3

12,7

0,0

80,2

2,0

0,9088

0,2485

10,0

0,2485

5,3

0,2485

2,9

0,8912

0,0

18,1

Phòng đọc

0,0

36,7

2,0

0,9088

0,5227

9,3

0,5227

6,0

0,8912

3,7

0,8912

0,0

19,0

6,0

7,5

5,0

22,0

19,6

12,6

4,6

Phòng họp

8,0

10,0

7,0

23,5

0,25

11,0

7,1

2,3

0,0

5,1

2,0

0,9088

0,5227

5,2

0,5227

3,4

0,8912

1,9

0,8912

0,0

2,6

7 Hành lang PET/CT

11,0

10,0

2,5

0,25

5,8

1,1

72,1

21,2

2,0

0,9088

0,6905

3,7

0,6905

3,7

0,6905

0,7

0,8912

58,4

16,6

8 Hành lang vệ sinh

2,5

3,5

1,5

7,5

0,25

113,0

57,7

50,8

8,0

57,4

2,0

0,9088

0,2485

25,5

0,2485

13,0

0,2485

11,5

0,8912

6,5

14,1

Bảng 3.9: Số liệu kiểm tra ATBX sau khi che chắn chì ở các phòng phóng xạ của cơ sở PET/CT bệnh viện Chợ Rẫy

Bề dày

Chì P.

Chì

Tiêm 3

Vệ sinh

Chụp

D VS

Chụp

bê tông

P.chụp

chụp

tiêm 2

tiêm 3

Chì VS

D’ VS

D2’

D3'

Tiêm 2

µSv

Phòng

µSv

m

Bbê tông

Bchì 2

Bchì 3

Bchì VS

Bchì p.chụp

Hành lang hấp

3,7

4,5

3,0

5,5

0,25

51,6

34,9

12,7

14,9

28,5

2,0

0,9088

0,6905

32,4

0,6905

21,9

0,6905

8,0

0,8912

12,1

18,6

thu

Hành lang

6,0

7,0

12,5

3,0

0,25

19,6

14,4

0,7

50,1

21,2

2,0

0,9088

0,6905

12,3

0,6905

9,0

0,6905

0,5

0,8912

40,6

15,6

TBYT

11 Cầu thang

15,0

15,5

3,0

0,25

3,1

0,5

50,1

14,2

2,0

0,9088

0,6905

2,0

0,6905

2,0

0,6905

0,3

0,8912

40,6

11,2

12 Hot lab

2,5

1,5

4,0

10,0

100

0,5

113,0

313,9

7,1

4,5

219,3

2,0

0,9088

0,4522

46,4

0,4522

129,0

0,4522

2,9

0,8912

3,7

91,0

100

Văn phòng

2,5

4,0

2,0

13,0

100

113,0

44,1

28,6

2,7

188,4

2,0

0,9088

0,5227

53,7

0,5227

21,0

0,8912

23,1

0,8912

2,2

100,0

100

Cyclotron

Vận hành

2,0

3,5

13,0

100

0,25

176,6

9,3

2,7

91,3

2,0

0,9088

0,5227

83,9

0,5227

83,9

0,8912

7,6

0,8912

2,2

44,4

100

Cyclotron

Vận hành

5,5

5,0

100

23,3

3,8

18,0

68,5

2,0

0,9088

0,6905

14,7

0,6905

14,7

0,6905

2,4

0,8912

14,6

46,3

100

PET/CT

16 Trần phòng tiêm

4,5

6,5

21,0

34,9

2,7

0,0

72,5

10,0

0,3987

0,6905

9,6

0,6905

9,6

0,6905

0,7

0,8912

0,0

19,9

17 Trần phòng chụp 15,0

15,5

16,0

4,5

3,1

2,9

0,4

22,3

28,8

10,0

0,3987

1,0000

1,3

1,0000

1,2

1,0000

0,2

0,8912

7,9

10,5

3.3. Đánh giá kết quả và thảo luận

Với kết quả tính toán liều hiệu dụng sau khi che chắn chì ở các phòng phóng xạ thì

chúng ta thấy rằng các mục tiêu che chắn đều được đảm bảo. Do đó, với bề dày của lớp chì

che chắn như vậy sẽ đảm bảo được ATBX cho nhân viên và công chúng trong cơ sở

PET/CT này.

Khi so sánh với kết quả che chắn thực tế ở bệnh viện Chợ Rẫy thì có một số bức

tường chênh lệch từ 1-3mm chì . Sau đây là sự so sánh hai kết quả che chắn này.

Bảng 3.10: So sánh bề dày chì che chắn theo tính toán và thực tế ở cơ sở PET/CT bệnh viện

Bề dày chì

tính toán

thực tế

(mm)

Phòng

Bức tường

Hướng về phía phòng vận hành PET/CT

Hướng về phía phòng hot lab

Tiêm 2 và 3

Hướng về phía phòng vận hành cyclotron

Trần của phòng tiêm

Hướng về văn phòng 1,2

Vệ sinh

Hướng về phía hành lang phòng tiêm

Hướng về phía văn phòng cyclotron

Hướng về phía hàng lang PET/CT

Hướng về phía cầu thang thoát hiểm

Chụp PET/CT

Hướng về phía hành lang phòng QTVT-TBYT

Hướng về phía phòng vận hành PET/CT

Trần cùa phòng chụp

Chợ rẫy

Đối với phòng tiêm 2 và 3, hầu hết bề dày chì tính toán che chắn cho các bức tường

đều trùng khớp với bề dày che chắn thực tế. Riêng bức tường hướng về phía phòng hot lab

chênh lệch là 3 mm chì. Điều này có thể là do có sự khác nhau về khoảng cách từ điểm tính

liều đến nguồn phóng xạ cũng như lấy giá trị của hệ số chiếm cứ.

Bức tường hướng về văn phòng cyclotron của phòng vệ sinh bệnh nhân chênh lệnh 2

mm chì. Như đã trình bày ở phần 3.2.2.1 khi che chắn 1 mm chì cho bức tường này thì vừa

đủ để đảm bảo được mục tiêu ATBX, bởi vì liều hiệu dụng tại vị trí văn phòng cyclotron

sau khi che chắn bằng đúng với giá trị của mục tiêu che chắn. Nếu che chắn 2 mm hay 3

mm chì thì mức độ ATBX sẽ được tăng lên.

Với phòng chụp PET/CT thì sau khi tính liều hiệu dụng của các phòng có liên quan thì

không cần che chắn cho máy PET và che chắn đối với các bức tường cho máy CT là 1 mm

chì, cửa ra vào 2 mm chì. Kết quả này cũng phù hợp bởi vì thông thường các bức tường của

phòng máy CT được che chắn từ 1-2 mm chì.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

Việc tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET không phải là một bài toán đơn giản.

Đặc biệt là tài liệu nghiên cứu về che chắn này vẫn còn hạn chế và chưa thống nhất. Và vấn

đề đảm bảo ATBX luôn được đặt lên hàng đầu. Trước thực tế đó, mục đích chính của luận

văn là tìm hiểu cơ sở vật lý của kỹ thuật tính toán che chắn cho cơ sở PET. Với mục đích

như vậy, đề tài “ Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy PET và khu vực lân

cận” đã đạt được những kết quả như sau:

- Tìm hiểu những vấn đề chung về ATBX liên quan đến máy PET bao gồm nguyên lý

hoạt động, các ứng dụng trong lâm sàng, các quy trình kỹ thuật; sự bố trí các phòng chức

năng trong cơ sở PET và ATBX trong cơ sở PET.

- Tìm hiểu phương pháp tính toán che chắn an toàn bức xạ trong cơ sở PET bao gồm

mục đích và nguyên tắc của thiết kế che chắn; các yếu tố cần thiết trong thiết kế che chắn;

các khái niệm và đại lượng liên quan đến tính toán che chắn và áp dụng tính toán trong một

số bài toán điển hình.

- Thực hiện các tính toán che chắn đối với cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy. Các

kết quả sau đó được đánh giá và thảo luận.

Kiến nghị

Do đây là một vấn đề còn mới trên thế giới và ở nước ta, tài liệu chưa cụ thể và thống

nhất nên đề tài xin đưa ra một vài kiến nghị với mong muốn xây dựng một cơ sở lý thuyết

đầy đủ, thống nhất hơn cho bài toán tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở PET hay

PET/CT như sau:

- Phương pháp tính toán che chắn cho máy PET được trình bày trong luận văn chủ yếu

dựa vào tài liệu của AAPM Task Group 108 [6]. Bài toán xác định bề dày của vật liệu che

chắn nên tính đến sự suy giảm liều do ảnh hưởng của khoang máy và các đầu dò cũng như

sự suy giảm liều trong thời gian đưa bệnh nhân vào phòng chụp và đặt vào vị trí ghi ảnh.

- Tính toán che chắn đối với máy CT thì dựa theo tài liệu NCRP 147[16] bằng phương

pháp CTDI. Phương pháp sử dụng CTDI đã giả sử rằng các bức xạ tán xạ có tính đẳng

hướng, tức là sự phân bố bức xạ tán xạ theo mọi hướng là như nhau. Tuy nhiên, trong thực

tế các bức xạ bị suy giảm bởi khoang máy. Khoang máy của máy quét CT chỉ cho phép

truyền qua 10% bức xạ tán xạ và điều này nên được xem xét khi thiết kế che chắn. Do bức xạ tán xạ phân bố khác nhau theo các hướng khác nhau nên hệ sốκcũng nhận các giá trị

khác nhau. Do đó, hệ số tán xạ κ cần lấy giá trị khác nhau theo các hướng quét khác nhau

và cũng tùy vào từng loại máy CT.

Với những kết quả đạt được, luận văn đã góp phần trong việc xây dựng nền tảng cơ

bản của kỹ thuật tính toán che chắn cho cơ sở PET hay PET/CT, đảm bảo được an toàn bức

xạ cho nhân viên và công chúng. Cùng với sự đóng góp của những cá nhân, tổ chức quan

tâm thì vấn đề che chắn này có thể đạt được những bước tiến xa hơn nữa. Để từ đó chụp ảnh

PET thực sự trở thành một trong những thiết bị chẩn đoán hình ảnh an toàn và hiệu quả

nhất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Bộ y tế (2010), Hướng dẫn quy trình kỹ thuật sử dụng hệ thống PET và PET/CT, Quyết

định 3401/2010/QĐ-BYT

2. Bùi Thị Hải (2012), Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy CT, Luận văn

thạc sĩ, Trường Đại học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh.

3. Ngô Quang Huy (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nxb Khoa học và Kỹ thuật.

4. Nguyễn Đông Sơn (2009), Giáo trình Vật lý Hạt nhân Ứng dụng trong Y tế.

5. Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ ion hóa, Nxb Đại học Quốc gia, Tp. Hồ Chí Minh.

Tiếng Anh

6. AAPM Task Group 108 (2006), PET and PET/CT Shielding Requirements,Medical

Physics Vol 33, No.1

7. Brain M. Methe (2003), Shielding Design for a PET Imaging Suite: A Case Study,

Operational radiation safety

8. Fiona O. Roberts (2005), Radiation Dose to PET Technologists and Strategies to Lower

Occupational Exposure, J Nucl Technol 33, pp. 44-47

9. Herman Cember, Thomas E. Johnson (2009), Introduction to Health Physics, 4th Edition,

Mc Graw Hil Mecical

10. IAEA (2008), Radiation Protection in Newer Medical Imaging Techniques:

PET/CT,Safety reports series No. 58

11. IAEA (2010), Planning a Clinical PET Center, IAEA human health series No. 11

12. John C. Courtney (2001), Photon shielding for a Positron Emission Tomography suite,

Health Phys.81, pp. S24-S28

13. Juan Cruzate and Adrian Discacciatti, Shielding of medical facilities. Shielding design

considerations for PET-CT facilities, Nuclear Regulatory Authority (Autoridad

Regulatoria Nuclear in Spanish)

14. Max H.Lombardi (1999), Radiation safety in Nuclear Medicine,Second Edition, CRC

15. Melissa C. Martin (2004), PET/CT- Site Planning and Shielding Design, ACMP Annual

Meeting & Workshops

16. NCRP (2004), StructuralShielding Design for Medical X-Ray Imaging Facilities, NCRP

report No. 147

17. S.Cheenu Kappadath (2008), PET/CT: Radiation Satefy and Protection, The University

of Texas

18. Thea M. Lundberg (2002), Measuring and minimizing the Radiation Dose to Nuclear

Medicine Technologists, J Nucl Technol 30, pp. 25-30

Dẫn xuất từ Internet

19. Máy PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy, http://www.choray.vn/Tintuc.aspx?NEWS-ID=68

20. Tổ hợp kỹ thuật PET/CT đã có mặt ở Việt Nam, http://hiendaihoa.com/Co-khi-May-

moc/Nhan-vat-Su-kien-Nganh-co-khi/to-hop-ky-thuat-pet-ct-va-cyclotron-da-co-mat-tai-

viet-nam.html

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC A - PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHE CHẮN CHO MÁY CT.

1. Liều bức xạ ở máy CT

a . Chỉ số liều ở máy CT (CTDI)

CTDI được xem như là đại lượng đo liều cơ bản nhất đối với CT. CTDI được đo bằng

tích phân của phân bố liều hấp thụ dọc theo trục z chia cho bề dày danh định của chùm tia

+∞

CT I D

D z dz ( )

∫

−∞

1 T b

X. Đơn vị của CTDI là miligray (mGy)

(A1.1)

Trong đó: D(z) là phân bố liều bức xạ dọc theo trục z ( trục vuông góc với mặt phẳng

bT là bề dày danh định của chùm tia X.

quét )

nT= n

với Tn là bề dày danh định của mỗi lát Trong trường hợp máy CT đa lát cắt thì b T

CTDI

Liều tương đối

cắt, n là số lát cắt thu được đồng thời trong mỗi vòng quay của ống phát tia X.

Hình A.1: Ý nghĩa của chỉ số liều ở máy CT

Như hình A.1 mô tả, CTDI là giá trị liều bên trong lát cắt bị chiếu xạ và được xác định

bằng toàn bộ phân bố liều tập trung tại hình chữ nhật có bề rộng bằng bề dày danh định của

lát cắt. Theo đó, tất cả phân bố liều ở phía ngoài vùng có kích thước bằng bề rộng danh định

của lát cắt được thêm vào phía trong của vùng đó.

a1. CTDI100

Giá trị CTDI trong biểu thức (A1.1) có thể được xác định với một giới hạn lấy tích

phân cụ thể. Trong trường hợp CTDI100, giới hạn lấy tích phân là ± 50 mm tương ứng với

CT I D

D z dz ( )

100

chiều dài 100 mm của buồng ion hóa.

∫

−

1 T b

(A1.2)

Đơn vị của CTDI100 trong hệ SI là milligray (mGy)

Các giá trị CTDI được đưa ra trong các trường hợp thường tương ứng với giá trị 100

100DnCT I

(CTDI chuẩn hóa – normalized mAs hoặc 1 mAs. Để phân biệt, người ta kí hiệu

100

CT I D

100

CT I D m As

CTDI) là giá trị CTDI tương ứng với 1 mAS và được xác định như sau:

CT I m

CT I D

(A1.3)

D As 100

100

Khi đó: (A1.4)

Giá trị CTDI100 được xác định nhờ vào một buồng ion hóa có thể tích hiệu dụng 3-cc

và hai phantom (mô hình) chuẩn tượng trưng cho đầu và thân người. Các phantom này là

các mẫu hình trụ làm bằng acrylic có đường kính 16 cm đối với phần đầu và 32 cm đối với

phần thân của cơ thể người. Phép đo này được thực hiện khi không có sự dịch chuyển của

bàn bệnh nhân. Giá trị CTDI100 đo tại trục trung tâm của phantom được kí hiệu là CTD100,c

và CTDI100,p là giá trị CTDI100 đo tại trục bên trong phantom và cách bề mặt phantom

CTDI100,p

CTDI100,c

CTDI100,p

Phantom phần thân người đường kính 32 cm

CTDI100,c

Phantom phần đầu người đường kính 16 cm

10mm.

Hình A.2: Phantom phần thân và đầu người

a2. CTDIw (Weighted CTDI)

Giá trị CTDI thay đổi tại các vị trí khác nhau trong mặt cắt của cơ thể, ví dụ đối với

phần thân, giá trị CTDI tại bề mặt được chụp xấp xỉ gấp đôi tại vùng trung tâm. Do đó

D CT I

100,

1 3

2 3

người ta sử dụng giá trị CTDI trung bình và được kí hiệu là CTDIw.

(A1.5)

Đơn vị của CTDIw trong hệ SI là milligray (mGy)

a3. CTDIvol (Volume CTDI)

Trong các ca kiểm tra CT, các lát cắt có thể bị chồng chập lên nhau hoặc chúng không

liền nhau, nghĩa là giá trị pitch không bằng 1. Khi đó rất cần thiết phải đưa ra một đại lượng

khác có tính tới ảnh hưởng của giá trị pitch, đó là đại lượng CTDIvol được xác định bằng

CT I

D vol

CT I wD p

cách chia CTDIw cho hệ số pitch:

CT I 1/ 3 D

CT I 2 / 3 D

100,

(A1.6)

CT I D

vol

Hay (A1.7)

Đơn vị của CTDIvol trong hệ SI là milligray (mGy)

b.DLP (Dose- Length Product)

Để đặc trưng cho tổng năng lượng hấp thụ trên toàn bộ chiều dài quét, người ta sử

= DLP CT I

D vol

dụng khái niệm DLP. DLP được đo bằng tích của CTDIvol và chiều dài quét L:

(A1.8)

DLP CT I N TF CT I D vol

D vol

p N T R b

Hay (A1.9)

Đơn vị của DLP là mGy.cm

2. Phương pháp sử dụng CTDI

Trong tính toán che chắn cho phòng máy CT, do chùm tia sơ cấp bị suy giảm bởi các

đầu dò và khoang máy nên ta chỉ xét tới bức xạ thứ cấp, gồm có bức xạ tán xạ và bức xạ rò.

Phantom sử dụng là các mô hình làm bằng acrylic hình trụ có đường kính 16 cm và 32 cm

đặc trưng cho phần đầu và phần thân với chiều dài xấp xỉ 15 cm.

Giá trị air kerma tán xạ tại khoảng cách 1m từ nguồn phát bức xạ tỉ lệ với tích phân

của liều hấp thụ D(z) dọc theo trục z vuông góc với mặt phẳng quét:

+∞ −∞

1 𝐾𝑆

(A2.1)

79 𝑓(𝑧)𝑑𝑧 = 𝜅 ∫ 𝐷(𝑧)𝑑𝑧 = 𝜅𝑁𝑅 ∫

Trong đó NR: là tổng số vòng quay của ống phát tia X trong một pha chụp.

: là phân bố liều ứng với một vòng quay riêng lẻ (không có sự chuyển động

của phantom). 𝑓(𝑧)

là một hằng số đặc trưng cho lượng bức xạ tán xạ trên mỗi một đơn vị chiều dài dọc theo

−5

trục cách bề mặt phantom 10 mm. Trong phương pháp tính này, trục cách bề mặt phantom 𝜅 10 mm được chọn là trục chuẩn. Giá trị κ bao gồm cả thành phần bức xạ rò ở ống phát tia X nên các giá trị kerma không khí được gọi là kerma không khí thứ cấp Ksec. κ có giá trị khác nhau đối với phần đầu và phần thân.

−4

cm-1 cm-1

CTDI100 đo được trên một vòng quay riêng lẻ sử dụng buồng ion hóa dài 100 mm: 𝜅ℎ𝑒𝑎𝑑 = 9. 10 𝜅𝑏𝑜𝑑𝑦 = 3. 10

+50𝑚𝑚 −50𝑚𝑚

(A2.2)

1 𝑇𝑏 ∫

𝐶𝑇𝐷𝐼100 = 𝑓(𝑧)𝑑𝑧

Với Tb là bề dày danh định của chùm tia X. Đối với CT đa lát cắt thì Tb= nTn với n là số lát

cắt thu được trong mỗi vòng quay, Tn là bề dày của mỗi lát cắt.

1 𝐾𝑠𝑒𝑐

Khi đó, được xác định như sau:

1 𝐾𝑠𝑒𝑐

(A2.3)

≈ 𝜅𝑁𝑅𝑇𝑏𝐶𝑇𝐷𝐼100 Máy CT làm việc ở chế độ quét xoắn ốc thì bệnh nhân được đặt trên bàn và dịch

chuyển liên tục dọc theo trục quay với vận tốc . Khi đó, chùm tia bức xạ sẽ có dạng xoắn

ốc trên bề mặt của phantom. Với là thời gian để ống phát tia X quay được một vòng xung 𝑣

quanh phantom thì khoảng dịch chuyển của phantom trong mỗi vòng quay tương ứng là 𝜏

. Chiều dài quét dọc theo trục z là

1 𝐾𝑠𝑒𝑐

𝑇𝐹 = 𝑣𝜏 𝐿 = 𝑁𝑅𝑇𝐹 được viết lại như sau:

1 𝐾𝑠𝑒𝑐

(A2.4)

𝐿 𝑝 𝐶𝑇𝐷𝐼100

= 𝜅 Trong đó, p là giá trị pitch và được xác định bằng phương trình

𝑇𝐹

𝑇𝑏

(A2.5)

𝑝 = 80

100DnCT I

ứng với mỗi mAs và được xác định bằng 100DCT I

100

D CT I

được định nghĩa là giá trị

100

D CT I As m

CT I D

1 sec

N T m R b

100

1 𝐾𝑠𝑒𝑐 L p

phương trình nên từ ta được:

(A2.6)

Theo tài liệu [2] thì tỷ số giữa giá trị CTDI100,c tại trục trung tâm và CTDI100,p tại trục cách

bề mặt phantom Perpex 10 mm đối với các mẫu máy quét ứng với các kVp khác nhau, ta

D CT I

100,

0,93

được kết quả:

D CT I

100,

Vùng đầu:

CT I D

100,

0, 47

(A2.7)

CT I D

100,

Vùng thân:

(A2.8)

* Trong trường hợp vùng đầu:

Từ (A2.8) suy ra: (A2.9)

𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑐 = 0,93. 𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑝 Thế (A2.9) vào (A1.7), ta có:

𝑝.𝐶𝑇𝐷𝐼𝑣𝑜𝑙 2 1 𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑝 = 3) 3.0,93+ ( * Trong trường hợp vùng thân:

(A2.10)

(A2.11) Từ (A2.8) suy ra:

𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑐 = 0,47. 𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑝 Thế (A2.11) vào (A1.7), ta có:

𝑝.𝐶𝑇𝐷𝐼𝑣𝑜𝑙 2 1 3) 3.0,47+ (

(A2.12)

𝐶𝑇𝐷𝐼100,𝑝 =

PHỤ LỤC B – CÁC ĐƯỜNG CONG BIỂU DIỄN SỰ TRUYỀN QUA MỘT SỐ VẬT

LIỆU CHE CHẮN CỦA BỨC XẠ THỨ CẤP ĐỐI VỚI CT

Sự truyền qua chì của bức xạ thứ

Các tham số trong phương trình (3.15)

cấp từ CT

a u q n ề y u r t ố s ỉ

T

Bề dày chì (mm)

Hình B.1: Đường cong biểu diễn sự truyền qua chì của bức xạ thứ cấp đối với CT [16, tr.123]

Các tham số trong phương trình (3.11)

Sự truyền qua bê tông của bức xạ thứ cấp từ CT

a u q n ề y u r t ố s ỉ

T

Hình B.2: Đường cong biểu diễn sự truyền qua bê tông của bức xạ thứ cấp đối với CT [16, tr.124]

Bề dày bê tông (mm)

Luận văn Thạc sĩ Vật lí: Tính toán che chắn an toàn bức xạ cho phòng máy Pet và khu vực lân cận

Nội dung luận văn trình bày những vấn đề chung trong an toàn bức xạ đối với máy Pet, phương pháp tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở Pet, tính toán che chắn an toàn bức xạ cho cơ sở Pet/CT ở bệnh viện chợ rẫy.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Lê Huỳnh Xuân Mai

TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO PHÒNG MÁY PET VÀ KHU VỰC LÂN CẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Lê Huỳnh Xuân Mai

TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO PHÒNG MÁY PET VÀ KHU VỰC LÂN CẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ

TS. Nguyễn Đông Sơn

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ 1

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. 2

MỤC LỤC .................................................................................................................... 3

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. 5

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 6

CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ ĐỐI VỚI MÁY PET ............................................................................................................ 9

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO CƠ SỞ PET ...................................................................................................... 23

..................................................................................................................................... 36

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO CƠ SỞ PET/CT Ở BỆNH VIỆN CHỢ RẪY. ...................................................................... 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 75

PHỤ LỤC ................................................................................................................... 77

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ

ĐỐI VỚI MÁY PET

1.1. Sơ lược về máy PET

Hủy cặp

1.2. Sự bố trí các phòng chức năng tại một cơ sở PET hay PET/CT [11, tr. 48-55]

1.3. An toàn bức xạ trong cơ sở PET

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN

BỨC XẠ CHO CƠ SỞ PET

2.1. Mục đích và nguyên tắc của thiết kế che chắn

2.1.2.2. Thiết kế che chắn phải tuân theo nguyên tắc ATBX như thời gian, khoảng cách và

2.2. Những yếu tố cần thiết trong che chắn [16, tr.16-22]

2.3. Một số khái niệm và thuật ngữ liên quan đến tính toán che chắn

18F

2.4. Phương pháp tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET [6]

Máy PET

Bàn điều khiển

2.5. Những cân nhắc trong thiết kế che chắn

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHE CHẮN AN TOÀN BỨC XẠ CHO CƠ SỞ

PET/CT Ở BỆNH VIỆN CHỢ RẪY.

3.1. Dữ liệu để tính toán che chắn cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy

20,0

0,0

22,0

0,0

23,5

0,0

21,0

0,0

3.2. Tính toán che chắn ATBX cho cơ sở PET/CT ở bệnh viện Chợ Rẫy

Bước 1: Tính hệ số truyền qua Bbê tông của 2 cm, 10 cm bê tông theo công thức

Hành lang phòng QTVT-TBYT

Cầu thang thoát hiểm

Hành lang PET/CT

Tiêm 2

m

3.3. Đánh giá kết quả và thảo luận

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

∫

a u q n ề y u r t ố s ỉ

T

a u q n ề y u r t ố s ỉ

T

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính