BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Trần Thị Anh Châu ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X QUANG CHẨN ĐOÁN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Thành phố Hồ Chí Minh - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Trần Thị Anh Châu ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X QUANG CHẨN ĐOÁN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MCNP Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trương Thị Hồng Loan Thành phố Hồ Chí Minh - 2013 LỜI CẢM ƠN Để có kết hôm nay, quan tâm giúp đỡ gia đình, thầy cô bạn bè, xin tỏ lòng biết ơn đến người quan tâm giúp đỡ Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến TS Trương Thị Hồng Loan dành nhiều thời gian quý báu để hướng dẫn đưa nhiều gợi ý cho em suốt thời gian thực luận văn Cô tận tình giúp đỡ lúc em bế tắc, mở hướng cho em suốt trình hoàn thành luận văn Bên cạnh đó, em xin gởi lời cảm ơn đến Thầy Thái Mỹ Phê bệnh viện Nguyễn Trãi Thành Phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho em tham quan thu thập số liệu Tôi xin gởi lời cảm ơn đến Cử nhân Nguyễn Thị Trúc Linh giúp đỡ việc tìm hiểu chương trình MCNP Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Cô tham gia giảng dạy, Thầy Cô phòng sau đại học – trường ĐH sư phạm Tp Hồ Chí Minh giảng nghiêm túc chất lượng, kiến thức bổ ích để làm hành trang cho vào nghề Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn kính trọng sâu sắc động viên, hỗ trợ lớn lao người thân yêu gia đình, bạn bè khoa Vật lí suốt trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn người TP HCM, ngày 22 tháng năm 2013 T MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT T T DANH MỤC HÌNH VẼ T 7T DANH MỤC CÁC BẢNG T 7T Chương TỔNG QUAN 10 T 7T 1.1 T T Tổng quan tia X máy phát tia X 10 T 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 Tính chất tia X 10 Tương tác tia X với vật chất 12 Ứng dụng tia X y học 18 Phân loại máy X quang 19 Cấu tạo ống phát tia X 20 Nguyên lý hoạt động ống phát tia X 24 Các thông số kỹ thuật 26 7T 7T T 7T 7T T 7T T 7T T 7T T 7T T 7T 1.2 T 7T 7T T T 7T 7T T 7T T 7T T 7T T 7T T 7T T Tổng quan chương trình MCNP 27 7T T 1.2.1 Lịch sử chương trình MCNP 27 1.2.2 Cấu trúc chương trình MCNP 29 1.2.3 Độ xác kết nhân tố ảnh hưởng 33 T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T T T T Chương AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X-QUANG CHẨN ĐOÁN Y TẾ 35 T 7T 7T 7T 2.1 2.2 Nhu cầu che chắn phòng X quang 35 Ảnh hưởng xạ 36 T T 7T T T 7T T T 2.2.1 Tổn thương mức phân tử 36 2.2.2 Tổn thương mức tế bào 36 2.2.3 Tổn thương mức thể 36 T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T 2.3 T T T T T Ý nghĩa mục đích việc che chắn 37 7T T 2.3.1 Đối với nhân viên xạ 37 2.3.2 Đối với môi trường xung quanh 38 2.3.3 Đối với bệnh nhân 38 T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T 2.4 T T Các tiêu chuẩn an toàn xạ 39 T 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 Lịch sử xây dựng tiêu chuẩn an toàn xạ giới 39 Các khuyến cáo an toàn xạ ICRP 39 Các tiêu chuẩn an toàn xạ IAEA 41 Giới hạn liều 42 An toàn che chắn 43 7T 7T T 7T 7T T 7T T 7T T 7T 2.5 T T 7T 7T T T T T T 7T 7T 7T T 7T 7T An toàn xạ sở y tế Việt Nam 45 7T T 2.5.1 Các văn pháp lý an toàn xạ Việt Nam 45 2.5.2 Các dẫn liều chiếu, chụp X quang chẩn đoán 47 T 7T 7T T 7T 7T T T 2.5.3 Các giới hạn liều chiếu xạ nghề nghiệp chiếu xạ dân chúng 48 T 7T 7T T Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 T 7T 7T T 3.1 Thông số phòng máy X quang thường quy bệnh viện Nguyễn Trãi 50 3.2 Kết 52 T T T 7T T T 7T 7T 3.2.1 Khảo sát thực nghiệm đo suất liều bệnh viện Nguyễn Trãi 52 3.2.2 Kết tính toán suất liều chương trình MCNP điểm khảo sát thực nghiệm 53 3.2.3 Mô suất liều số điểm từ chùm tia X sơ cấp theo khoảng cách so với tâm phát 56 3.2.4 Kết suất liều số điểm phòng X quang có chiều cao với nguồn phát, cách tường cm 57 3.2.5 Kết suất liều số điểm phòng X quang trần phòng sàn 67 3.2.6 Mô phân bố suất liều phòng chụp giảm kích thước phòng 70 3.2.7 Ảnh hưởng tán xạ 75 3.2.8 Tiết kiệm chi phí xây dựng 79 T 7T 7T T 7T 7T T 7T T 7T 7T T 7T 7T T T T 7T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T T 7T 7T T T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 88 T T T T 7T 7T DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT IAEA International Atomic Energy Agency ICRP International Commission on Radiological Protection ICRU The International Commission on Radiation Units and Measurements 10T MCNP Monte Carlo N-Particle TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 4 DANH MỤC HÌNH VẼ Thứ tự Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Phổ sóng điện từ 10 Hình 1.2 Tán xạ Rayleigh 12 Hình 1.3 Tán xạ Compton 13 Hình 1.4 Hấp thụ quang điện 14 Hình 1.5 Quá trình tạo cặp 15 Hình 1.6 Hệ số hấp thụ khối mô mềm 17 Hình 1.7 Sự suy giảm lượng xạ truyền qua lớp hấp thụ nửa 18 Hình 1.8 Cấu tạo ống phát tia X 20 Hình 1.9 Cấu tạo cathode ống phát tia X 21 Hình 1.10 Hình dạng anode xoay 22 Hình 1.11 Hình 1.12 Diện tích bao phủ vùng tia X diện tích vùng tiêu điểm hiệu dụng thay đổi theo góc vát Mối quan hệ dòng nung, nguồn cao ống phát dòng ống 23 25 Hình 2.1 Mô hình phòng X quang 44 Hình 2.2 Mặt cắt ngang mô hình phòng X quang 45 Hình 3.1 Mặt cắt ngang phòng X quang bệnh viện Nguyễn Trãi 51 Hình 3.2 Máy X quang sử dụng bệnh viện Nguyễn Trãi 51 Hình 3.3 Mặt cắt ngang ống phát tia X sử dụng bệnh viện Nguyễn Trãi 52 Hình 3.4 Phòng chụp X quang thường quy bệnh viện Nguyễn Trãi 54 Hình 3.5 Tường trần phòng mô chương trình MCNP 54 Hình 3.6 Hình 3.7 Mô 2D ống phát tia X hệ thống collimator MCNP5 Mô 3D anode chương trình MCNP 54 55 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Phân bố suất liều theo khoảng cách so với tâm phát Vị trí điểm khảo sát phòng X quang độ cao z = 185, 625cm Phân bố suất liều phòng mặt tiếp giáp với hành lang Phân bố suất liều phòng mặt tiếp giáp với bãi đậu xe Phân bố suất liều phòng tiếp giáp với phòng kỹ thuật viên Phân bố suất liều phòng mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba 57 58 60 62 64 66 Vị trí điểm khảo sát phòng X quang độ Hình 3.14 cao z = 349cm z = 368cm (trần phòng), z = 1cm z = −18cm (sàn phòng) 67 DANH MỤC CÁC BẢNG Thứ tự Tên bảng Trang Bảng 1.1 Các Tally dùng để tính toán 33 Bảng 2.1 Giới hạn liều chiếu khuyến cáo ICRP 43 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Liều khuyến cáo cho phim chụp X quang quy ước bệnh nhân (TCVN 6561:1999) Liều khuyến cáo chụp, chiếu X quang qui ước cho lần chụp phim Kết thực nghiệm đo suất liều theo khoảng cách Kết chương trình MCNP điểm khảo sát thực nghiệm Kết suất liều so với khoảng cách tâm phát Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp với hành lang Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp với bãi đậu xe Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp với phòng kỹ thuật viên Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp với phòng X quang Toshiba Kết suất liều phòng trần phòng sàn phòng Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp hàng lang giảm kích thước phòng Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp bãi đậu xe giảm kích thước phòng Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp phòng kỹ thuật viên giảm kích thước phòng 47 48 53 55 56 59 61 63 65 68-69 70-71 72 73 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Kết suất liều phòng mặt tiếp giáp phòng X quang Toshiba giảm kích thước phòng Kết suất liều số điểm tường che chắn Kết suất liều số điểm thay mm lót tường mm barit Kết suất liều thay đổi bề dày barit cho phù hợp với thực tế T 74-75 75-78 80-83 97-99 MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực y tế nói riêng, máy X quang giữ vai trò quan trong chẩn đoán điều trị Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng việc xác định bệnh lý xương, giúp ích tìm bệnh phần mềm Một vài ví dụ khảo sát ngực, dùng để chẩn đoán bệnh phổi viêm phổi, ung thư phổi hay phù nề phổi, khảo sát vùng bụng, phát tắc ruột, tắc thực quản, tràn khí thủng ruột, tràn dịch khoang bụng Máy X quang sử dụng cách rộng rãi phổ biến khắp nước, bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương Chính việc sử dụng rộng rãi nên vấn đề lớn đặt đảm bảo an toàn xây dựng phòng chụp X quang Về thực trạng sử dụng máy X quang chẩn đoán y tế thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1996 đến có gần khoảng 504 sở xạ thuộc y tế khoảng 900 thiết bị X quang chẩn đoán hình ảnh CT Scanner, X quang thường quy, X quang di động, X quang chụp nha Thống kê trung bình năm 2009-2010 [6] cho thấy có đến 53% phòng X quang tuân thủ theo quy định kích thước phòng phải cấp giấy phép Đặc biệt 100% phòng máy X quang chụp nha không tuân thủ kích thước phòng theo quy định Một nhiều nguyên nhân việc nhiều phòng X quang xây dựng theo tiêu chuẩn cũ, không thích hợp với thiết bị chẩn đoán X quang đại dạng kỹ thuật số với liều lượng xạ phát không cao, kích thước phòng nhà sản xuất cung cấp không khớp với kích thước phòng theo TCVN, tiêu chuẩn kích thước cho loại X quang thay đổi nhiều từ năm qua năm mà sở khoa học rõ ràng kèm theo Điều gây khó khăn cho quan có thẩm quyền việc cấp phép hoạt động cho sở X quang Thực tế đặt nhu cầu cần phải tính toán lại diện tích phòng X quang cho phù hợp với thiết bị cho vừa đảm bảo an toàn xạ vừa giảm chi phí đầu tư sở vật chất Với nhu cầu thiết yếu việc tính toán bề dày che chắn cho đảm bảo an toàn xạ, tiết kiệm chi phí diện tích cho phòng X quang chẩn đoán cần thiết Trong thực tế điều kiện để đo đạc thực nghiệm mô biện pháp hữu hiệu có kết đáng tin cậy Chương trình mô Monte Carlo MCNP sử dụng để mô ống phát tia X vật liệu che chắn xung quanh, tính toán suất liều vị trí xung quanh ống phát tia X phòng, từ đánh giá an toàn xạ xung quanh khu vực khảo sát Với ý nghĩa trên, luận văn bao gồm ba chương sau: Chương 1: Tổng quan, chương trình bày tổng quan tia X, máy phát tia X tổng quan chương trình MCNP Chương 2: An toàn che chắn phòng X quang chẩn đoán y tế Trình bày hiệu ứng sinh học, tổn thương xạ ion hóa, giới hạn liều chiếu xạ, tiêu chuẩn an toàn xạ giới, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6561:1999 “An toàn xạ ion hóa sở X quang y tế”, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6866:2001 “An toàn xạ - Giới hạn liều chiếu nhân viên xạ dân chúng” Đồng thời trình bày mục đích ý nghĩa việc che chắn Chương 3: Kết thảo luận Trình bày việc xây dựng mô hình phòng máy X quang chương trình MCNP5, chuẩn hóa chương trình kết đo đạc thực nghiệm Ứng dụng chương trình MCNP5 để tính toán suất liều vị trí xung quanh ống phát tia X phòng, từ đánh giá an toàn xạ xung quanh khu vực khảo sát Đồng thời tính toán suất liều giảm kích thước phòng, xem xét ảnh hưởng tán xạ đến kết thay vật liệu để tiết kiệm chi phí xây dựng 10 Chương TỔNG QUAN Tổng quan tia X máy phát tia X 1.1 1.1.1 Tính chất tia X Tối ngày tháng 11 năm 1895, sau rời phòng thí nghiệm quãng, sực nhớ quên chưa ngắt cầu dao điện cao dẫn vào ống tia catod, Wilhelm Conrad Roentgen quay lại phòng nhận thấy vệt sáng màu xanh lục bàn phòng tối om Với đầu óc nhạy bén, đầy kinh nghiệm nhà vật lí học, việc lôi ông sau 49 ngày liên tục miệt mài nghiên cứu, ông tìm tính chất thứ tia bí mật mà ông tạm đặt tên tia X mang lại cho ông giải Nobel vật lý vào năm 1901 [14] Một số đặc tính tia X: Tia X hay tia Roentgen, xạ điện từ có bước sóng khoảng từ 0,01 nm đến 10 nm, tương ứng với dãy tần số khoảng từ 30 PHz đến 30 EHz (1PHz = 1015Hz, 1EHz=1018Hz) lượng từ 120 eV đến 120 keV Ta so sánh P P P P bước sóng tia X dãy sóng điện từ sau đây: Hình 1.1 Phổ sóng điện từ Tính truyền thẳng đâm xuyên: tính chất bật tia X, tia X truyền thẳng theo hướng có khả xuyên qua vật chất, qua thể người, dễ dàng qua vật không suốt gỗ, giấy, vải, mô mềm thịt, da 11 Đối với mô cứng kim loại qua khó hơn, kim loại có nguyên tử lượng lớn tia X khó xuyên qua Tia X có bước sóng ngắn khả đâm xuyên mạnh, ta nói tia X cứng Sự đâm xuyên dễ dàng lượng tia tăng Đây đặc trưng quan trọng tạo hình X quang Tính bị hấp thụ: sau xuyên qua vật chất cường độ chùm tia X bị suy giảm phần lượng bị hấp thụ Đây sở phương pháp chẩn đoán X quang liệu pháp X quang Sự hấp thu tỉ lệ thuận với:  Thể tích vật chất bị chiếu xạ: vật lớn tia X bị hấp thụ nhiều  Bước sóng chùm tia X: bước sóng dài tức tia X mềm bị hấp thụ nhiều  Trọng lượng nguyên tử vật chất: hấp thụ tăng theo trọng lượng nguyên tử chất bị chiếu xạ  Mật độ vật chất: số nguyên tử thể tích định vật nhiều hấp thụ tia X tăng Tính chất quang học: tia X có tượng quang học khúc xạ, phản xạ, nhiễu xạ tán xạ Tính chất gây phát quang: tác dụng tia X số muối trở nên phát quang muối clorua, Na, Ba, Mg, Li, có chất trở nên sáng Tungstat cadmi, platino-cyanua Bari chất dùng để chế tạo huỳnh quang dùng chiếu X quang, tăng quang Tính chất hóa học: tính chất hóa học quan trọng tia X tác dụng lên muối Bromua bạc phim giấy ảnh làm cho biến thành bạc chịu tác dụng chất khử thuốc hình Nhờ tính chất mà cho phép ghi hình X quang phận thể lên phim giấy ảnh 12 Tác dụng sinh học: truyền qua thể, tia X có tác dụng sinh học Tác dụng sử dụng điều trị đồng thời gây nên biến đổi có hại cho thể 1.1.2 Tương tác tia X với vật chất Khi qua vật chất, photon xuyên qua, tán xạ bị hấp thụ Có ba loại tương tác tia X với vật chất tán xạ (gồm có tán xạ Rayleigh tán xạ Compton), hấp thụ quang điện tạo cặp Trong tán xạ Rayleigh, tán xạ Compton hấp thụ quang điện đóng vai trò quan trọng X quang chẩn đoán y học hạt nhân [3] 1.1.2.1 Tán xạ Rayleigh Trong tán xạ Rayleigh (hay tán xạ đàn hồi), photon tới tương tác kích thích nguyên tử Trong tương tác này, photon tán xạ có lượng với photon tới, electron không phát không xảy trình ion hóa góc tán xạ tăng lượng tia X giảm Tán xạ Rayleigh xảy chủ yếu với tia X chẩn đoán lượng thấp chụp nhũ ảnh (15keV đến 30keV) Trong chẩn đoán hình ảnh, tia X tán xạ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng hình ảnh Tuy nhiên, tương tác xảy với xác suất thấp vùng lượng chẩn đoán Trong mô mềm, tán xạ Rayleigh chiếm 5% tương tác tia X 70keV hầu hết chiếm 12% tương tác tia X khoảng 30keV Hình 1.2 Tán xạ Rayleigh 13 1.1.2.2 Tán xạ Compton Tán xạ Compton gọi tán xạ không đàn hồi tượng photon tán xạ electron nguyên tử lệch khỏi hướng ban đầu Tán xạ Compton tương tác chủ yếu tia X vùng lượng chẩn đoán với mô mềm Trong thực tế, tán xạ Compton chiếm ưu vùng lượng chẩn đoán 26 keV Tương tác có khả xảy photon electron lớp vỏ Electron bị đẩy từ nguyên tử, photon bị tán xạ với lượng suy giảm Như tất tương tác khác, lượng động lượng phải bảo toàn Vì lượng liên kết electron nhỏ nên bỏ qua, lượng photon tới E tổng lượng photon tán xạ E sc lượng R R electron phát E e- R R R R E =E sc +E e- (1.1) Hình 1.3 Tán xạ Compton Tán xạ Compton dẫn đến ion hóa nguyên tử phân chia lượng photon tới photon tán xạ electron phát Electron phát động qua việc kích thích ion hóa nguyên tử môi trường vật chất xung quanh Photon tán xạ môi trường mà không xảy tương 14 tác tiếp tục trải qua tương tác tán xạ Compton, tán xạ Rayleigh hiệu ứng quang điện Năng lượng photon tán xạ E sc tính từ lượng photon tới R R E góc photon tán xạ θ: R R E sc = E0 E0 1+ (1-cosθ) 511keV (1.2) 1.1.2.3 Hấp thụ quang điện Trong hiệu ứng quang điện, photon va chạm không đàn hồi với nguyên tử trao toàn lượng cho electron liên kết nguyên tử Hình 1.4 Hấp thụ quang điện Động quang electron bị đẩy E e lượng photon tới E trừ R R R R lượng liên kết electron quỹ đạo E b R R E e =E -E b (1.3) Để hấp thụ quang điện xảy ra, lượng photon tới phải lớn lượng liên kết electron bị đẩy Sau tương tác quang điện, nguyên tử bị ion hóa, xuất lỗ trống bên lớp vỏ electron Lỗ trống lấp đầy electron từ lớp vỏ có lượng liên kết thấp Một lỗ trống khác tạo sau lấp đầy electron từ lớp vỏ có lượng liên kết thấp Do đó, thác electron từ lớp vỏ đến lớp vỏ xuất Sự khác biệt lượng liên kết giải phóng xạ tia X đặc trưng electron Auger 15 Xác suất phát xạ tia X giảm số khối chất hấp thụ giảm không thường xuyên xảy tương tác photon lượng chẩn đoán mô mềm Xác suất hấp thụ quang điện đơn vị khối lượng xấp xỉ Z3/E3 với P P P P Z số nguyên tử E lượng photon tới Quá trình quang điện chiếm ưu photon lượng thấp tương tác với vật liệu có Z lớn Lợi ích hấp thụ quang điện hình ảnh X quang photon thứ cấp bổ sung làm giảm chất lượng hình ảnh Thực tế, xác suất hấp thụ quang điện tỉ lệ thuận với 1/E3, phần độ tương phản hình ảnh giảm P P lượng tia X cao sử dụng trình chụp ảnh 1.1.2.4 Quá trình tạo cặp Quá trình tạo cặp xảy lượng tia X vượt 1,022 MeV Trong trình tạo cặp, tia X tương tác với điện trường hạt nhân nguyên tử Năng lượng photon truyền sang cặp elelctron positron Electron positron di chuyển động thông qua trình kích thích ion hóa Quá trình tạo cặp xuất chẩn đoán hình ảnh cần lượng cực lớn để xảy Trong thực tế, trình tạo cặp không đáng kể lượng photon tới không vượt 1,022 MeV Hình 1.5 Quá trình tạo cặp 16 1.1.2.5 Hệ số hấp thụ tuyến tính Xét chùm tia X đơn sắc, chuẩn trực có cường độ I , qua lớp vật R R chất có bề dày x(cm), suy giảm cường độ chùm tia sau qua vật chất I tuân theo định luật suy giảm: I = I e − µx (1.4) Với µ (cm-1) hệ số hấp thụ tuyến tính P P Hệ số hấp thụ tuyến tính toàn phần µ vật chất tổng hệ số hấp thụ ứng với trình riêng lẻ: μ=μ Rayleigh +μ photoelectric effect +μ Compton scatter +μ pair production (1.5) Trong vùng lượng chẩn đoán, hệ số hấp thụ tuyến tính giảm lượng tăng, ngoại trừ cạnh hấp thụ Hệ số hấp thụ tuyến tính cho vùng mô mềm từ ~0,35 đến ~0,16 cm-1 vùng lượng photon từ 30 đến 100 keV P P Ý nghĩa: hệ số hấp thụ tuyến tính mô tả dịch chuyển xạ photon qua môi trường không ý đến photon tán xạ, phụ thuộc vào tính chất môi trường lượng lượng tử gamma 1.1.2.6 Hệ số hấp thụ khối Hệ số hấp thụ tuyến tính tỉ lệ với mật độ ρ môi trường vật chất Nghĩa hệ số hấp thụ tuyến tính vật liệu khác mật độ môi trường khác Để tránh phụ thuộc hệ số hấp thụ tuyến tính vào mật độ vật chất, người ta sử dụng hệ số hấp thụ khối µ m : R R μ μm = ρ (1.6) Đơn vị tính hệ số hấp thụ khối cm2/g Bề dày lớp vật chất hấp thụ tính P P đơn vị g/cm2 P P Nếu vật chất chịu tương tác hỗn hợp gồm nhiều chất hệ số hấp thụ khối toàn phần µ/ρ phải tổ hợp hệ số hấp thụ khối thành phần hỗn hợp đó: 17 μ μ μ μ1 = ω1 + ω2 + ω3 + ρ ρ1 ρ2 ρ3 (1.7) Trong ω1 , ω2 , ω3 tỉ lệ phần trăm theo trọng lượng chất hỗn hợp Hình 1.6 minh họa phụ thuộc hệ số hấp thụ khối theo lượng mô mềm Hình 1.6 Hệ số hấp thụ khối mô mềm Ý nghĩa: Hệ số hấp thụ khối tỉ lệ hệ số hấp thụ tuyến tính với mật độ vật chất ρ Đây đại lượng hệ số hấp thụ tuyến tính áp dụng cho dạng chất hấp thụ: rắn, lỏng, khí 1.1.2.7 Bề dày hấp thụ nửa Bề dày hấp thụ nửa (HVL) bề dày vật liệu mà xạ tới truyền qua cường độ bị giảm nửa Bề dày nửa chùm tia phép đo gián tiếp lượng chùm photon điều kiện hình học chùm tia hẹp Giống hệ số hấp thụ, phụ thuộc vào lượng photon Khi lượng chùm photon tới tăng bề dày nửa vật liệu tăng Bề dày hấp thụ nửa tỉ lệ nghịch với hệ số suy giảm: HVL= 0,693 μ (1.8) [...]... bao gồm ba chương sau: Chương 1: Tổng quan, trong chương này trình bày về tổng quan tia X, máy phát tia X và tổng quan về chương trình MCNP Chương 2: An toàn che chắn trong phòng X quang chẩn đoán y tế Trình bày về các hiệu ứng sinh học, các tổn thương do bức x ion hóa, các giới hạn liều chiếu x , các tiêu chuẩn an toàn bức x của thế giới, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6561:1999 An toàn bức x ion hóa... bị X quang chẩn đoán hình ảnh như CT Scanner, X quang thường quy, X quang di động, X quang chụp nha Thống kê trung bình các năm 2009-2010 [6] cho thấy có đến 53% phòng X quang tuân thủ theo quy định về kích thước phòng đã phải được cấp giấy phép Đặc biệt 100% phòng máy X quang chụp nha không tuân thủ kích thước phòng theo quy định Một trong nhiều nguyên nhân của sự việc này là do nhiều phòng X quang. .. tại các cơ sở X quang y tế”, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6866:2001 An toàn bức x - Giới hạn liều chiếu đối với nhân viên bức x và dân chúng” Đồng thời cũng trình bày về mục đích và ý nghĩa của việc che chắn Chương 3: Kết quả và thảo luận Trình bày việc x y dựng mô hình phòng máy X quang bằng chương trình MCNP5 , chuẩn hóa chương trình bằng kết quả đo đạc thực nghiệm Ứng dụng chương trình MCNP5 để tính... X quang chẩn đoán là hết sức cần thiết Trong thực tế khi không có điều kiện để đo đạc thực nghiệm thì mô phỏng là một biện pháp hữu hiệu và có kết quả đáng tin cậy Chương trình mô phỏng Monte Carlo MCNP được sử dụng để mô phỏng ống phát tia X và vật liệu che chắn xung quanh, tính toán suất liều tại các vị trí xung quanh ống phát tia X trong và ngoài phòng, từ đó đánh giá an toàn bức x xung quanh khu... vị trí xung quanh ống phát tia X trong và ngoài phòng, từ đó đánh giá an toàn bức x xung quanh khu vực khảo sát Đồng thời tính toán suất liều khi giảm kích thước phòng, xem x t ảnh hưởng của tán x đến kết quả và thay thế vật liệu để tiết kiệm chi phí x y dựng 10 Chương 1 TỔNG QUAN Tổng quan về tia X và máy phát tia X 1.1 1.1.1 Tính chất của tia X Tối ngày 8 tháng 11 năm 1895, sau khi rời phòng thí... trọng trong X quang chẩn đoán và y học hạt nhân [3] 1.1.2.1 Tán x Rayleigh Trong tán x Rayleigh (hay tán x đàn hồi), các photon tới tương tác và kích thích nguyên tử Trong tương tác này, photon tán x có cùng năng lượng với photon tới, electron không được phát ra do đó không x y ra quá trình ion hóa và góc tán x tăng khi năng lượng tia X giảm Tán x Rayleigh x y ra chủ yếu với tia X chẩn đoán năng... quan có thẩm quyền trong việc cấp phép hoạt động cho các cơ sở X quang Thực tế này đã đặt ra nhu cầu cần phải tính toán lại diện tích các phòng X quang cho phù hợp với các thiết bị mới sao cho vừa đảm bảo an toàn bức x vừa giảm được chi phí đầu tư cơ sở vật chất Với nhu 9 cầu thiết yếu đó việc tính toán bề dày che chắn sao cho đảm bảo an toàn bức x , tiết kiệm chi phí và diện tích cho các phòng X quang. .. tràn dịch trong khoang bụng Máy X quang được sử dụng một cách rộng rãi và phổ biến trên khắp cả nước, bất cứ bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương Chính vì việc sử dụng rộng rãi nên một vấn đề lớn đặt ra là đảm bảo an toàn khi x y dựng phòng chụp X quang Về thực trạng sử dụng máy X quang trong chẩn đoán y tế tại thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1996 đến nay có gần khoảng 504 cơ sở bức x thuộc... thấp như trong chụp nhũ ảnh (15keV đến 30keV) Trong chẩn đoán hình ảnh, tia X tán x sẽ gây ảnh hưởng x u đến chất lượng hình ảnh Tuy nhiên, tương tác này x y ra với x c suất thấp trong vùng năng lượng chẩn đoán Trong mô mềm, tán x Rayleigh chiếm ít hơn 5% tương tác tia X trên 70keV và hầu hết chỉ chiếm 12% tương tác tia X ở khoảng 30keV Hình 1.2 Tán x Rayleigh 13 1.1.2.2 Tán x Compton Tán x Compton... electron từ lớp vỏ ngoài đến lớp vỏ trong xuất hiện Sự khác biệt trong năng lượng liên kết là giải phóng cả bức x tia X đặc trưng và electron Auger 15 X c suất phát x tia X giảm khi số khối của chất hấp thụ giảm và do đó không thường xuyên x y ra đối với tương tác photon năng lượng chẩn đoán trong các mô mềm X c suất hấp thụ quang điện trên một đơn vị khối lượng x p x bằng Z3/E3 với P P P P Z là số