Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM II-P-1.22 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LIỀU CHIẾU TRONG ĐỐI VỚI 131I CHO NHÂN VIÊN BỨC XẠ VIỆT NAM BẰNG KỸ THUẬT LẤY MẪU KHÔNG KHÍ Trần Xuân Hồi1, Nguyễn Văn Hùng2, Huỳnh Trúc Phương3 Trường Đại học Phú Yên Viện Nghiên cứu hạt nhân Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM Email: tranxuanhoi@pyu.edu.vn TÓM TẮT Phương pháp định liều chiếu cho nhân viên xạ người Việt Nam 131I kỹ thuật lấy mẫu không khí nơi làm việc đưa Hệ số liều hít thở 131I người Việt Nam tính chương trình LUDEP sử dụng để đánh giá liều chiếu cho nhóm nhân viên xạ tham gia sản xuất đồng vị 131I Viện Nghiên cứu hạt nhân Hơn nữa, số liệu công bố liều chiếu 131I tính từ việc phân tích mẫu nước tiểu thời điểm nhóm nhân viên xạ đưa để so sánh Kết ban đầu cho thấy việc sử dụng phương pháp để định liều chiếu có ưu điểm định, đem lại kết tương đối tốt áp dụng để định liều thường quy cho nhân viên xạ Từ khóa: Liều chiếu trong, iốt phóng xạ, lấy mẫu không khí MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Các nguồn phóng xạ hở sản xuất sử dụng ngày phổ biến sở nghiên cứu, ngành công nghiệp hạt nhân đặc biệt khoa y học hạt nhân Trong đó, iốt-131 đồng vị phóng xạ sử dụng nhiều chẩn đoán điều trị bệnh tuyến giáp [1-3] Khi tiến hành điều trị bệnh nhân tuyến giáp chưng cất 131I sở sản xuất lượng đáng kể 131 I phát tán môi trường không khí xung quanh gây nguy nhiễm xạ cao Hầu hết nhân viên xạ (NVBX) bị nhiễm xạ 131I kiểm soát mức an toàn có không trường hợp mắc phải liều chiếu (LCT) cần phải theo dõi kiểm soát cá nhân [3-5] Có số phương pháp thường sử dụng để định LCT 131I phép đo tuyến giáp, phép đo toàn thân, phân tích nước tiểu đo nồng độ phóng xạ không khí môi trường làm việc [1, 2, 6] Đối với khí phóng xạ mà chúng phân tán cách dễ dàng môi trường không khí làm việc việc lấy mẫu khí từ máy xách tay cung cấp đại diện tốt cho lượng khí hít thở nhân viên, đặc biệt phòng nhỏ, cho kết đánh giá LCT đáng tin cậy [1, 7] Mục đích báo nghiên cứu phương pháp định LCT cho NVBX 131I kỹ thuật phân tích mẫu không khí nơi làm việc Trong hệ số liều hít phải 131I người Việt Nam tính toán số liệu đo thực nghiệm nồng độ 131I không khí trước sử dụng để định LCT Kết so sánh với kết công bố từ phép định liều kỹ thuật phân tích nước tiểu thời điểm THỰC NGHIỆM Lấy mẫu Nồng độ phóng xạ không khí nơi làm việc nói chung có giá trị khác đáng kể phụ thuộc vào thời điểm tọa độ vị trí lấy mẫu [7, 8] Do đó, để đánh giá định lượng thực nhiệm lượng phóng xạ thâm nhập vào hệ hô hấp, vị trí lấy mẫu gần vùng hít thở NVBX tốt Máy lấy mẫu khí cá nhân loại máy xách tay hai thiết bị đáp ứng điều thường dùng để lấy mẫu khí với mục đích đánh giá LCT [1, 2, 9] Để bắt giữ iốt trạng thái hợp chất khác với hiệu suất cao, loại phin lọc chuyên dụng than hoạt tính có tẩm chất TEDA sử dụng (còn gọi cartridge) Máy lấy mẫu khí xách tay đặt vị trí cho giá đỡ phin lọc nằm ngang độ cao 1,5m tính từ mặt đất (hình 1) đặt khu vực thường có mặt NVBX [6] Hình 14 Bố trí lấy mẫu khí phòng ISBN: 978-604-82-1375-6 223 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Số lượng mẫu lấy tùy thuộc vào nồng độ phóng xạ phòng thay đổi nhiều hay tùy vào mục đích trường hợp cụ thể Để giảm thiểu ảnh hưởng trình thăng giáng nồng độ phóng xạ vùng hít thở đến việc đánh giá lượng thâm nhập trình hút mẫu khí dùng phin lọc để hút khí liên tục thời gian làm việc NVBX Đo nồng độ phóng xạ Hình 15 Phổ gamma cartridge lấy mẫu Các phin lọc sau lấy mẫu xong đo đếm hệ phổ kế gamma sử dụng detector HPGe Hình phổ gamma cartridge lấy mẫu năm 2013 Nếu thời gian lấy mẫu tương đối ngắn (không giờ) phần lớn 131I bắt giữ lớp đầu cartridge Nếu thời gian lấy mẫu kéo dài ngày 131I phân bố sâu bên cartridge với mật độ giảm dần Chuẩn hiệu suất cho hệ phổ kế hình học phin lọc sử dụng chuẩn dung dịch Amersham Nồng độ phóng xạ 131I không khí tính thông qua công thức (1) AC  s  ASTD (1) STD  T  r đó, s tốc độ đếm mẫu đỉnh 364 keV (số đếm/phút); STD tốc độ đếm mẫu chuẩn đỉnh 364 keV (số đếm/phút); ASTD hoạt độ mẫu chuẩn (Bq); T thời gian lấy mẫu (phút); r lưu tốc không khí qua phin lọc (m3/phút) AC nồng độ phóng xạ không khí vị trí lấy mẫu thời điểm đo đếm (Bq/m3) Tính lượng thâm nhập LCT hàng năm Lượng thâm nhập nhân phóng xạ vào thể theo đường hô hấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Để đánh giá xác lượng thâm nhập này, ta xác định theo công thức (2) [8] Trong đó, I lượng phóng xạ bị hít vào khoảng thời gian từ T1 đến T2 (Bq); QB(a(t)) tốc độ hít thở (m3/h); Camb(x, y, t) nồng độ phóng xạ không khí vị trí (x, y) thời điểm t (Bq/m3); (t) hệ số hiệu chỉnh theo vị trí hít thở T2 I   Q  a(t ) C B amb ( x, y, t ).  ( t ) dt (2) T1 Theo công thức (2), để xác định xác lượng thâm nhập phải xác định hàm nồng độ phóng xạ không khí theo tọa độ thời gian Nếu nồng độ phóng xạ hàng ngày có độ thăng giáng nhiều việc tính lượng thâm nhập theo công thức (2) phức tạp Do đó, đánh giá liều thường quy lượng thâm nhập vào thể hàng năm nhân phóng xạ lấy tổng đại số lượng thâm nhập theo ngày riêng lẻ năm Mẫu khí lấy hàng ngày gồm nhiều mẫu lấy thời điểm khác ngày mẫu hút liên tục ngày làm việc vị trí thích hợp thực năm Trong này, chưa khảo sát thay đổi nồng độ phóng xạ không khí theo tọa độ thời gian ngày nên lượng thâm nhập vào thể nhân phóng xạ theo đường hít thở ngày (Id) tính theo công thức Trong Id nồng độ phóng xạ trung bình ngày (Cd) nhân với tốc độ hít thở chế độ làm việc nhẹ (Qb) nhân với thời gian bị chiếu xạ ngày (T) Lượng thâm nhập hàng năm tổng lượng thâm nhập nhân ngày (n) bị chiếu xạ năm theo công thức (3) I ISBN: 978-604-82-1375-6  n n d 1 d 1  I d  QbCdT (3) 224 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Liều hiệu dụng tích lũy E hít thở nhân j tính cho nhóm đối tượng g lượng thâm nhập I theo đường hô hấp khoảng thời gian quan tâm nhân với hệ số liều hít thở e(g)j,inh (liều hiệu dụng tích lũy đơn vị hoạt độ thâm nhập) theo công thức [2] E  I  e( g ) j ,inh (4) Tính hệ số liều LUDEP Hình 16 LUDEP tính hệ số liều hít thở Hệ số liều hít thở 131I áp dụng cho NVBX áp dụng cho người chuẩn châu Âu ứng với 5m AMAD (đường kính khí động học trung bình phóng xạ) 1,1.10-8 Sv/Bq [9, 10] Các thông số vật lý sinh học người châu Á khác với người chuẩn châu Âu đáng kể Do đó, quốc gia chí vùng miền nên áp dụng thông số đặc trưng cho người địa an toàn xạ Các thông số vật lý người Việt Nam người lớn, nam giới (bảng 1) đưa vào chương trình LUDEP 2.0 để tính hệ số liều hít thở nhân 131 I Ngoài ra, thông số mặc định sử dụng chương trình gồm AMAD = 5m; g = 2,5 [12]; mô hình phổi theo ICRP-66; mô hình sinh động học ICRP-30 Bảng Một số thông số phổi người lớn nam giới Thông số Dung tích dự trử chức Khoảng chết ngực Khoảng chết khí quản Khoảng chết phế quản Chiều cao thể Đường kính phế quản Đường kính tiểu phế quản đầu Tốc độ hít thở (hoạt động nhẹ) Tần số hít thở Thể tích khí lưu thông Tốc độ khí lưu thông Đơn vị cc cc cc cc cm cm cm m3.h-1 min-1 cc cc.s-1 CRMa [12] 3301 50 49 47 176 1.650 1.165 1.50 20,0 1250 833 VIEb [13] 2690 45c 44c 41c 164 1,590 1,161 1,14 20,6 922 633 Người chuẩn châu Âu; bNgười Việt Nam; cLấy theo người chuẩn châu Âu độ tuổi có chiều cao cân nặng xấp xỉ người lớn, nam giới Việt Nam a KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết tính hệ số liều hít thở cho 131I người Việt Nam LUDEP 2.0 nêu bảng 2, thông số người Việt Nam đưa vào chương trình lấy từ bảng Từ bảng ta thấy liều nhận quan chủ yếu tập trung tuyến giáp Một số quan khác nhận liều lớn phổi, thực quản dày Liều hiệu dụng toàn thân ứng với thâm nhập Bq 131I (hệ số liều toàn thân) 1,569.10-8 Sv hệ số cho IAEA [10, 11] lớn khoảng 1,4 lần Như vậy, sử dụng hệ số liều tính từ chương trình LUDEP 2.0 NVBX người Việt Nam nhận liều lớn trường hợp sử dụng hệ số liều từ IAEA ICRP Bảng Hệ số liều hít thở 131I cho người Việt Nam tính LUDEP 2.0 Cơ quan Liều tương đương (Sv/Bq) Dạ dày 8,729.10-11 Gan 3,719.10-11 Phổi 9,237.10-11 Cơ quan sinh dục 3,456.10-11 Tủy xương 7,140.10-11 Xương 8,114.10-11 Da 4,735.10-11 Tuyến giáp 2,069.10-7 ISBN: 978-604-82-1375-6 WT 0,120 0,050 0,120 0,200 0,120 0,010 0,010 0,050 Liều hiệu dụng (Sv/Bq) 1,048.10-11 1,860.10-12 1,108.10-11 6,913.10-12 8,568.10-12 8,114.10-13 4,735.10-13 1,035.10-8 225 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Bàng quan 3,314.10-11 0,050 1,657.10-12 Ruột kết 3,427.10-11 0,120 4,112.10-12 -11 Thực quản 9,850.10 0,050 4,925.10-12 -11 Các quan lại 7,971.10 0,025 1,993.10-12 Liều toàn thân 1,569.10-8 Chuẩn hiệu suất đo cho hệ phổ kế gamma hình học phin lọc sử dụng chuẩn dung dịch Amersham (No EW 180, Amersham Buchler GmbH & CoKG, Đức), phin lọc đặt đường tâm sát bề mặt detector hệ phổ kế gamma phông thấp Canberra Model 747E, Ser No 06972309, USA Detector HPGe tích 153 cm3, cao 3000 V, hiệu suất đếm tương đối 33,4%, FWHM (1332,5 keV) = 1,73 keV; tốc độ đếm phông trung bình (dải lượng từ 0,1 – MeV) (1,74  0,02) cps Nồng độ 131I không khí phòng sản xuất đồng vị phóng xạ 131I Viện Nghiên cứu hạt nhân cho bảng Trong đó, số liệu năm 1998, 1999 2000 lấy từ tài liệu [5] Số liệu năm 2013 tác giả nhóm nghiên cứu đo dừng lại mức độ khảo sát để đánh giá nhanh môi trường làm việc NVBX ước lượng LCT mà nhóm NVBX mắc phải Bảng Nồng độ 131I trung bình phòng sản xuất đồng vị (Bq/m3) Tháng 10 11 12 1998 811 ± 41 193 ± 12 69 ± 235 ± 33 414 ± 26 67 ± 195 ± 19 254 ± 21 395 ± 32 1999 1149 ± 109 403 ± 176 ± 46 128 ± 21 299 ± 14 35 ± 95 ± 16 102 ± 12 87 ± 10 48 ± 2000 536 ± 43 16 ± 52 ± 356 ± 29 141 ± 28 ± 383 ± 29 239 ± 16 208 ± 18 - 2013 64 ± 402 ± 30 457 ± 35 144 ± 12 155 ± 1587 ± 120 134 ± 140 ± 11 303 ± 25 347 ± 31 604 ± 45 “-” tháng không sản xuất đồng vị phóng xạ không đo mẫu nitơ lỏng Các năm 1998, 1999 2000 chọn để lấy số liệu năm NVBX theo dõi định LCT hai phương pháp phân tích nước tiểu đo toàn thân công bố vào năm 2003 luận án tiến sĩ tác giả Nguyễn Văn Hùng [5] Do đó, kết nghiên cứu đáng tin cậy nên dùng để so sánh với kết định LCT từ phương pháp lấy mẫu không khí Từ bảng ta thấy dải nồng độ 131I trung bình tháng khác thay đổi lớn thông số vị trí lấy mẫu, độ thông khí hoạt độ 131I sản xuất hàng tháng năm thay đổi không đáng kể Chẳng hạn năm 1999 nồng độ lớn 1149 Bq/m3 (tháng 2) giá trị nhỏ vào tháng với nồng độ 35 Bq/m3 (gấp 32,8 lần) Mỗi tháng Viện Nghiên cứu hạt nhân đồng vị phóng xạ 131I sản xuất lần, lần diễn ngày Thời gian trung bình sản xuất 131I ngày kể chưng cất, phân liều đóng gói Trong trình tham gia sản xuất 131I, NVBX khỏi khu vực sản xuất, nghĩa thời gian bị phơi nhiễm nhỏ Tuy nhiên, chưa thống kê thời điểm tổng thời gian thành viên nhóm NVBX có mặt khu vực sản xuất nên lượng thâm nhập tính cho trường hợp thời gian chiếu xạ lớn mà NVBX nhận Lượng thâm nhập trung bình hàng năm vào thể LCT nhân 131I theo đường hít thở thành viên nhóm NVBX tham gia sản xuất 131I tính theo phương pháp phân tích mẫu không khí nêu bảng Các giá trị liều nhỏ so với giới hạn ICRP-30 (131I-ALI = 2.106 Bq) không mang tính đặc trưng cho riêng cá nhân mà đặc trưng cho nhóm nhân viên tham gia sản xuất đồng vị 131I Bảng Liều hiệu dụng tích lũy tính từ phân tích mẫu khí nước tiểu Phương pháp Phân tích mẫu khí Lượng thâm nhập (kBq) Liều hiệu dụng (mSv) Phân tích mẫu nước tiểua (mSv) A/Ub a 1998 1999 2000 2013 28,4 ± 0,8 0,45 ± 0,01 0,67 ± 0,17 0,7 27,2 ± 1,3 0,43 ± 0,02 1,72 ± 0,79 0,3 21,2 ± 0,7 0,33 ± 0,01 0,66 ± 0,28 0,5 65,9 ± 1,1 0,62 ± 0,03 0,66 ± 0,25 0,9 Tính theo liều trung bình nhóm NVBX [5], bTỉ số liều tính theo mẫu khí so với mẫu nước tiểu ISBN: 978-604-82-1375-6 226 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Từ bảng ta thấy LCT tích lũy hàng năm tính theo hai phương pháp khác không nhiều Tỉ số liều trung bình cho nhóm NVBX năm 1998 tính theo hai phương pháp chênh lệch 0,7 lần năm 2013 0,9 lần chứng tỏ có phù hợp hai phương pháp Giá trị liều tích lũy hiệu dụng hít 131I nhân viên Viện Nghiên cứu hạt nhân (trung bình năm 2013 0,66 mSv-bảng 4) thấp so với tiêu chuẩn IAEA Một ý quan trọng liều tính theo mẫu không khí nhỏ tính theo mẫu nước tiểu ta sử dụng giả định thời gian phơi nhiễm NVBX cực đại Do đó, tính LCT trình đánh giá lượng thâm nhập quan trọng, cụ thể thời gian chiếu xạ nồng độ phóng xạ Mặt khác, 131I phòng sản xuất đồng vị chủ yếu phát thải môi trường từ công đoạn chưng cất nên chúng tồn không khí phần lớn dạng Đối với nhân 131I, hệ số liều hít thở cho dạng (2.10-8 Sv/Bq) lớn hệ số liều cho dạng sol khí với AMAD = 5m lấy (1,569.10-8 Sv/Bq) 1,8 lần [1] Trong trường hợp đủ thông tin chi tiết kích thước hạt trạng thái vật lý 131I nên theo khuyến cáo IAEA lấy hệ số liều cho trường hợp sol khí với AMAD = 5m [1] Điều giải thích LCT tính từ phân tích nước tiểu lớn LCT tính từ phép lấy mẫu không khí (hình 4) 1.6 mSv 1.2 0.8 0.4 1998 1999 2000 2013 Năm Liều tính theo mẫu không khí Liều tính theo mẫu nước tiểu Hình 17 So sánh liều chiếu 131I tính từ hai phương pháp KẾT LUẬN Trong này, nghiên cứu phương pháp định LCT 131I cho nhóm NVBX Phòng Sản xuất đồng vị phóng xạ Viện Nghiên cứu hạt nhân cách lấy mẫu không khí Kết định liều cho thấy việc sử dụng phương pháp phân tích mẫu không khí để định LCT cho thấy có ưu điểm định áp dụng để định LCT Tuy nhiên, việc khảo sát nồng độ 131I với mục đích đánh giá liều cần phải có nghiên cứu khảo sát sâu Để phép định LCT phương pháp lấu mẫu không khí có độ xác cao cần phải có thông số đầy đủ người chuẩn Việt Nam Cần phải khảo sát kỹ kích thước hạt khí, thành phần cấu tạo chất không khí hít thở có chứa 131I, khảo sát định lượng nguyên nhân gây tượng tăng đột biến nồng độ phóng xạ đặc biệt thống kê thời gian phơi nhiễm NVBX METHOD FOR ESTIMATING INTERNAL DOSES FOR VIETNAMESE WORKERS DUE TO INHALATION OF 131I USING AIR SAMPLING ABSTRACT Method for estimating internal doses for Vietnamese workers due to inhalation of 131I using air sampling in workplace is presented Effective dose coefficients for inhaled 131I applied for Vietnamese workers are computed by LUDEP program and used for assessing internal doses of radioisotope production group at Nuclear Research Institute These committed effective doses are compared with doses evaluated simultaneously by urine analysis on the same objects Preliminary results reveal that the method has some particular advantages and can be applied for routine inhalation dosimetry assessments ISBN: 978-604-82-1375-6 227 Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Key words: Internal dose, radioiodine, air sampling TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IAEA, Assessment of Occupational Exposure Due to Intakes of Radionuclides, Safety Standards Series No RS-G-1.2, Vienna (1999) [2] IAEA, Occupational Radiation Protection, Safety Standards Series No RS-G-1.1, Vienna (1999) [3] Bitar et al., Assessment of intake and internal dose from iodine-131 for exposed workers handling radiopharmaceutical products, Applied Radiation and Isotopes 82 (2013) 370–375 [4] G H Jeong et al., Estimation of concentration and committed effective doses from urine samples of nuclear medicine workers in Korea due to inhalation of 131I, Nuclear science and technology, Vol.1 (2011) 541-544 [5] Nguyễn Văn Hùng, Nghiên cứu định liều chiếu sở phương pháp đo toàn thân phân tích nước tiểu người, Luận án Tiến sĩ Vật lý, Bộ GD & ĐT, 2003 [6] IAEA, Indirect Methods for Assessing Intakes of Radionuclides Causing Occupational Exposure, Safety Reports Series No 18, Vienna (2000) [7] U.S Nuclear Regulatory Commission (NRC), Air-Sampling in the Workplace, Regulatory Guide 8.05, Rev 1, Washington D.C, 1992 [8] J D Marshall et al., Inhalation intake of ambient air pollution in California’s South Coast Air Basin, Atmospheric Environment 40 (2006) 4381–4392 [9] IAEA, Methods for Assessing Occupational Radiation Doses Due to Intakes of Radionuclides, Safety Reports Series No 37, Vienna (2004) [10] ICRP, Dose Coefficients for Intakes of Radionuclides by Workers, Publication No 68, Elsevier Science, Oxford (1994) [11] ICRP, Compendium of Dose Coefficients based on ICRP Publication 60, ICRP Publication 119, Annals of the ICRP (2012) p.22 [12] Jarvis N.S et al., LUDEP 2.0 - Personal Computer Program for Calculating Internal Doses Using the ICRP 66 Respiratory Tract Model National Radiological Protection Board, NRPB-SR287, Chilton (1996) [13] Bùi Huy Phúc, Nghiên cứu ứng dụng tiêu thông khí phổi giới vào xây dựng tiêu thông khí phổi bình thường người Việt Nam ứng dụng lâm sàng, Luận án PTS Khoa học Y dược, Chuyên ngành nội khoa, Mã số: 30131, Bộ Giáo dục & Đào tạo – Bộ Y tế, Trường Đại học Y khoa Hà Nội (1996) ISBN: 978-604-82-1375-6 228