báo cáo thiết kế và đánh giá che chắn cho các thiết bị xạ trị tia x và gamma năng lượng cao

Các khuyến cáo và tiêu chuẩn an toàn bức xạ trong xạ trị Khu vực kiểm soát: là vùng hạn chế các cá nhân tiếp xúc, chỉ những nhân viên chuyên trách đã qua đào tạo chuyên môn và được hướn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH

KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT

BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN

BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ CHE CHẮN CHO CÁC THIẾT BỊ

XẠ TRỊ TIA X VÀ GAMMA NĂNG LƯỢNG CAO

SVTH: TRẦN DUY THỊNH CBHD: ThS NGUYỄN TẤN CHÂU CBPB: ThS HUỲNH ĐÌNH CHƯƠNG

TP HỒ CHÍ MINH, 7 – 2014

Đề tài:

Yêu cầu cấp thiết:

II Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Phòng xạ trị điển hình sử dụng máy gia tốc tuyến tính năng lượng cao

 Việc thiết kế che chắn cho một cơ

sở xạ trị luôn đảm bảo hai vấn đề:

an toàn và kinh tế.

5

Các khuyến cáo và tiêu chuẩn an toàn bức xạ trong xạ trị

 Khu vực kiểm soát: là vùng hạn chế các cá nhân tiếp xúc, chỉ những nhân viên chuyên trách đã qua đào tạo chuyên môn và được hướng dẫn chi tiết

về an toàn bức xạ mới được vào khu vực này Trong khóa luận này, khu vực kiểm soát được đề cập ở đây là phòng máy gia tốc và phòng điều khiển máy gia tốc Theo NCRP, mức liều giới hạn (liều tương đương) trong khu vực kiểm soát là 0,1 mSv/tuần hoặc 5 mSv/năm (1/4 liều 20 mSv) để đảm bảo an toàn tối ưu.

 Khu vực không kiểm soát: là các vùng khác ngoại trừ khu vực được kiểm soát Theo NCRP, mức liều giới hạn trong khu vực không được kiểm soát là 0,02 mSv/tuần hoặc 1 mSv/năm.

II Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

II Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

1 Khảo sát môi trường xung quanh để phân loại khu

vực che chắn.

2 Chọn vật liệu sẽ dùng để xây dựng, trong khóa luận

này sử dụng bê tông mật độ 2,35 g/cm 3 để xây dựng

tường che chắn và thép kết hợp BPE (nếu có che

chắn neutron) để thiết kế cửa ra vào.

7 Tính suất liều tức thời IDR.

8 Tính suất liều trong bất kỳ một giờ Rh và đánh giá

che chắn với giới hạn tối ưu ở Mỹ (Rh < 20 𝜇Sv trong

II Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

Các hệ số cần quan tâm:

 P: giới hạn liều được phép

 W (tải làm việc): là suất liều hấp thụ trung bình theo thời gian

 U (hệ số sử dụng): là xác suất mà chùm tia sơ cấp chiếu trực tiếp vào một hướng nào đó của phòng điều trị

 T (hệ số chiếm cứ): là thời gian trung bình mà nhân viên bức

xạ hay công chúng tiếp xúc với bức xạ khi đứng ở trong khu vực cần tính toán che chắn

II Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

 Hệ số truyền qua rào sơ cấp (B):

Cho bức xạ rò rỉ từ đầu máy gia tốc

 Hệ số truyền qua rào thứ cấp (BL):

Cơ sở lý thuyết

Lý thuyết tính toán che chắn cho cửa ra vào:

1 Che chắn chùm photon do bức xạ rò rỉ từ đầu máy gia

tốc và bức xạ tán xạ

2 Che chắn chùm photon từ phản ứng bắt neutron và

phát gamma

3 Che chắn chùm neutron

Liều đóng góp của chùm photon rò rỉ

Liều đóng góp của chùm photon từ

Liều đóng góp của neutron trực tiếp

đến cửa theo McGinley và ButKer (Dn):

Dn = 2,4 × 10−15 × φA × Ar/S1 × 1,64 × 10−

d21,9 + 10−

 Theo NCRP thì liều neutron và photon bên ngoài cửa

phải được giảm tối thiểu theo P/2

 Sau khi tính được liều photon và neutron ở cửa, cửa ra vào được thiết kế như sau:

• Số lớp TVL cần thiết để liều neutron hàng tuần giảm

Đánh giá che chắn đối với suất liều tức thời

 Suất liều tức thời (IDR) cho chùm bức xạ sơ cấp

Với các công thức tính IDR, BIDR, Rh, đánh giá che chắn tương tự cho chùm bức xạ thứ cấp.

Dựa vào cơ sở lý thuyết ở mục II, áp dụng tính toán che chắn cho máy gia tốc tuyến tính Elekta/Philip SL25 – 18 MV và varian 1800 – 10

MV, với thông số đầu vào như sau:

 Giới hạn liều (P) cho khu vực kiểm soát 5 mSv/năm hay 0,1 mSv/tuần , giới hạn liều cho khu vực không kiểm soát 1 mSv/năm hay

0,02 mSv/tuần

 Liều chiếu xạ cho mỗi bệnh nhân là 2 Gy/ngày (ngày làm việc 8 giờ).

III Kết quả

 Số bệnh nhân tối đa trong ngày là 80 bệnh nhân , số bệnh nhân tối

đa trong một giờ là 12 bệnh nhân

 Một ngày làm việc 8h, 5 ngày trên tuần

 Tải làm việc hàng tuần W sẽ bằng 800 Gy/tuần (2 × 80 × 5 = 800).

 Tải làm việc tối đa trong một giờ Wh bằng 24 Gy/giờ (12 × 2 = 24).

 Mời quý Thầy Cô và các bạn xem các bước tính trên file excel1 và

excel2

III Kết quả

Phòng xạ trị sử dụng LINAC

Electa 18 MV

Phòng xạ trị sử dụng LINAC

Varian 10 MV

Varian 1800 – 10 MV Elekte SL25 – 18 MV Khu vực được

tính toán

Bề dày bức tường (cm)

Giá trị Rh ( 𝛍Sv/giờ)

Bề dày bức tường (cm)

Giá trị Rh ( 𝛍Sv/giờ)

 Cửa ra vào bao gồm một lớp BPE kẹp giữa hai lớp thép như

Đối với cửa ra vào

III Kết quả

IV Bàn luận

Khi tính toán ước lượng che chắn cho một phòng điều trịmáy gia tốc tuyến tia X và electron năng lượng cao, thì cần phảilưu ý một số điểm sau:

mạnh vào số lượng bệnh nhân điều trị trong ngày, suất liều phát

ra của máy gia tốc mà ít phụ thuộc vào kích thước của phòngđiều trị

 Vật liệu che chắn cũng là yếu tố quyết định đến bề dày cácbức tường, bê tông có mật độ cao là vật liệu nên dùng trong xâydựng phòng điều trị

IV Bàn luận

 Các khu vực xung quanh cũng ảnh hưởng không ít đến

vực xây dựng phòng xạ trị xa khu dân cư hoặc bố trí dướitầng hầm để giảm về dày các bức tường che chắn

cần thiết phải có lớp BPE nằm giữa hai lớp thép theo kiểu

thì cửa ra vào phải được thiết kế theo kiểu 1 lớp BPEđược kẹp bởi 2 tấm thép hai bên

V Kết luận

 Về kiến thức, em đã hiểu hơn và biết được ý nghĩa áp dụngcủa các loại tương tác bức xạ gamma và neutron với vật

thiết kế che chắn, đánh giá số liệu cho một phòng máy xạ trị

được áp dụng các kiến thức này trên thực tế về sau Ngoài

đó chỉ cần thay đổi các thông số đầu vào, thay đổi cấu hình

được bề dày che chắn cho các bức tường sơ cấp, thứ cấpcửa ra vào một cách dễ dàng

V Kết luận

 Về thực tế, tôi đã có cơ hội quan sát được các quytrình xạ trị bệnh nhân trong thực tế, quan sát các phòng

cửa ra vào, độ cao của phòng điều trị, bố trí khu vựcđiều khiển như thế nào cho hợp lý nhằm làm giảm bềdày bức tường che chắn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1 Nguyễn Tấn Châu (2013), Tính liều chiếu trong cho bệnh nhân ghi hình 18

F-FDG PET/CT bằng phương pháp MIRD, Luận văn Thạc sĩ Vật lý, Trường

ĐHKHTN, TPHCM.

2 Huỳnh Trúc Phương, Trần Phong Dũng, Châu Văn Tạo (2009), Các phương

pháp phân tích Hạt nhân Nguyên tử, Tài liệu lưu hành nội bộ, Trường

ĐHKHTN, TPHCM.

3 Châu Văn Tạo (2004), An toàn bức xạ ion hoá, Nhà xuất bản Đại học Quốc

gia, TPHCM.

Tiếng Anh

4 International Atomic Energy Agency (2006), “Radiation Protection in The Design

of Radiotherapy Facilities”, Safety Reports Series No.47, IAEA,Vienna.

5 National Council on Radiation Protection and Measurements (2005), “Structural

Shielding Design and Evaluation for Megavoltage X and Gamma Ray

Radiotherapy Facilities” , NCRP Report No.151, NCRP

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ

VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE