NGHIÊN CỨU TỐI ƯU KÍCH THƯỚC PHÒNG ĐẶT MÁY X QUANG QUY ƯỚC VÀ X QUANG NHA ĐẢM BẢO AN TOÀN BỨC XẠ

TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu đánh giá phân bố suất liều, ảnh hưởng tán xạ, tính toán an toàn che chắn khi thay đổi kích thước phòng đối với các cơ sở

ỦY BAN NHÂN DÂN TP HCM

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO NGHIỆM THU

(Đã chỉnh sửa theo góp ý của Hội đồng nghiệm thu)

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU KÍCH THƯỚC PHÒNG ĐẶT MÁY

X QUANG QUY ƯỚC VÀ X QUANG NHA

TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu đánh giá phân bố suất liều, ảnh hưởng tán xạ, tính toán an toàn che chắn khi thay đổi kích thước phòng đối với các cơ sở X quang quy ước và X quang nha điển hình đang hoạt động ở Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng chương trình MCNP5 và quy chuẩn theo thực nghiệm

Trong đo đạc thực nghiệm, chúng tôi sử dụng máy Piranha để đo suất liều chiếu của chùm sơ cấp theo khoảng cách so với tâm phát Đối với X quang quy ước đo liều chiếu tại

vị trí cách tâm phát từ 50cm đến 100cm Đối với máy X quang nha, đo liều chiếu tại các vị trí cách miệng ống phát tia từ 0 đến 50cm Để đánh giá suất liều bên ngoài phòng chúng tôi dùng hệ đo liều Inspector

Trong mô phỏng, ống phát tia X và tường che chắn chung quanh được mô phỏng bằng chương trình MCNP5 Đây là chương trình mô phỏng vận chuyển bức xạ sử dụng kỹ thuật Monte Carlo Các đại lượng vật lý chủ yếu cần quan tâm trong bài toán này chính là suất liều chiếu và suất liều hấp thụ.Trong đó để đánh giá liều hấp thụ tia X bởi của các vật liệu trong phòng và phân bố kerma không khí trong toàn bộ không gian phòng, tường và bên ngoài phòng, chúng tôi đã sử dụng tally *F8 và F4 hoặc Fmesh4

Số liệu đánh giá phân bố suất liều và tính toán bề dày che chắn tối thiểu cho phòng X quang kích thước tối thiểu trong công trình được dùng làm tư liệu cho Sở Khoa học Công nghệ Tp.HCM trong việc thẩm định và cấp phép cho các cơ sở X quang

SUMMARY OF RESEARCH CONTENT

In this work, we study on distribution of dose rate around conventional radiography room and dental radiology room at Ho Chi Minh City, estimating scattering influence, safety of shieldings when resize the room by using MCNP5 code and being calibrated empirically

Experimental measurements: Piranha Detector are used to measure the dose rate of the primary beam at different location from the center of X ray tube anode For conventional X-ray, dose rate are measured at location 50cm to 100cm from anode center

of X ray tube For dental X-ray machine, dose rate are measured at location 0 to 50cm from exit window of X ray tube To evaluate the dose rate outside the room we used an Inspector

In simulation: X-ray generators and shieldings around are simulated by MCNP5 code This is a program that simulates the transport of particles with Monte Carlo techniques The physical quantities which are interested in this problem are the dose and dose rate In order to evaluate X-ray dose absorbed by the material in the room and the air kerma distribution throughout space of the room, and the wall outside the room, we have used tally * F8 and F4 or Fmesh4

Evaluation of dose distribution and calculation of minimum thickness of shielding for X-ray room with the minimum size are used as the material for the HCM City Department of Science and Technology in the evaluation and licensing for X-ray facilities

MỤC LỤC

Trang

Tóm tắt đề tài/ dự án (gồm tiếng Việt và tiếng Anh) I

Mục lục II Danh sách các chữ viết tắt VI

Danh mục bảng VII

Danh mục hình vẽ và đồ thị X

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 4

1.2 Tổng quan các loại thiết bị X-quang, kích thước phòng và vật liệu che

chắn đang sử dụng phổ biến tại các cơ sở bức xạ trên địa bàn Thành phố

Hồ Chí Minh 7

1.2.1 Tình hình quản lý, sử dụng các thiết bị X quang chẩn đoán y tế tại

Tp.HCM 7

1.2.2 Thống kê số liệu về việc thực hiện các quy định của pháp luật của

các cơ sở khi sử dụng các thiết bị X quang trong chẩn đoán và

1.2.4.1 Vật liệu che chắn thường dùng 11

1.2.4.2 Một số quy định về vật liệu che chắn 12

1.2.4.3 Thống kê số liệu sử dụng vật liệu che chắn phòng X quang tại

các cơ sở 15 1.2.5 Kết luận 16

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Tính toán an toàn che chắn cho phòng X quang quy ước theo

NCRP 147 17

2.1.1 Một số khái niệm và thuật ngữ 17

2.1.1.1 Khu vực kiểm soát và không kiểm soát 17

2.1.1.2 Mục tiêu của việc che chắn (P) 17

2.1.1.3 Khoảng cách đến vị trí cá nhân bên ngoài rào cản 18

2.1.1.4 Kerma (K) 18

2.1.1.5 Hệ số chiếm cứ (T) 19

2.1.1.6 Tải làm việc (W) 20

2.1.1.7 Hệ số sử dụng (U) 21

2.1.1.8 Các lớp che chắn sơ cấp 21

2.1.1.9 Các lớp che chắn thứ cấp 23

2.1.2 Nguyên lý cơ bản 24

2.1.3 Phương pháp tính toán an toàn che chắn cho phòng X quang quy ước theo NCRP 147 26

2.1.3.1 Rào cản sơ cấp 26

2.1.3.2 Rào cản thứ cấp 28

2.2 Đánh giá an toàn che chắn cho phòng máy X quang và tối ưu hóa kích thước phòng dùng chương trình MCNP5 31

2.2.1 Các bước tiến hành 31

2.2.2 Không gian làm việc tối thiểu của phòng chụp X quang 34

2.2.2.1 Phòng chụp X quang quy ước 34

2.2.2.2 Phòng chụp X quang nha 35

2.2.3 Giới thiệu thiết bị đo liều 35

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Đánh giá an toàn che chắn cho phòng X quang quy ước theo NCRP 147 37

3.1.1 Đánh giá an toàn che chắn cho mô hình phòng máy X quang quy ước thực nghiệm theo NCRP 147 37

3.1.1.1 Tính toán bề dày che chắn cho trường hợp chụp nằm 37

3.1.1.2 Tính toán bề dày che chắn cho trường hợp chụp đứng 40 3.1.2 Yêu cầu che chắn cho phòng X quang có kích thước 3m x 3m

3.1.2.1 Trường hợp chụp nằm: 45

4.1.2.2 Tính toán bề dày che chắn cho trường hợp chụp đứng 48

3.2 Đánh giá an toàn che chắn cho phòng máy X quang và tối ưu hóa kích thước phòng dùng chương trình MCNP5 54

3.2.1 Mô phỏng phân bố liều và đánh giá an toàn che chắn tại phòng chụp X quang thường quy bằng chương trình MCNP5 54

3.2.1.1 Mô phỏng phân bố suất liều phòng X-quang quy ước (sử dụng thông tin phòng chụp X quang số 2 - Bệnh viện Y học cổ truyền) 54

3.2.1.2 Khảo sát an toàn che chắn khi thay đổi vật liệu và bề dày vật liệu che chắn phòng X quang trường hợp kích thước phòng tối thiểu (3mx3mx3m) 64

3.2.2 Mô phỏng phân bố liều và đánh giá an toàn che chắn khi thay đổi kích thước phòng X quang nha (sử dụng mô hình phòng chụp X quang Nha khoa Hoàng Hoa Thám) 78

3.2.2.1 Mô phỏng phân bố suất liều xung quanh máy X quang chụp nha chế độ chụp răng hàm trên 78

3.2.2.2 Đánh giá an toàn che chắn khi thay đổi vật liệu và bề dày che chắn đối với phòng X quang nha có kích thước tối thiểu 82

3.2.3 Đánh giá ảnh hưởng tán xạ cho các trường hợp kích thước thực tế, kích thước tối thiểu và trường hợp không che chắn 87

3.3 Kết luận 90

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC: SẢN PHẨM

PHỤ LỤC: CHUYÊN MÔN (đính kèm)

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TIẾNG VIẾT

ACTL The Activation Library

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nation

IAEA International Atomic Energy Agency

ICRP International Commission on Radiological ProtectionIACRS Inter- Agency Committee on Radiation Safety

ILO International Labour Organization

MCNP Monte Carlo N particle

NEA National Environmental Agency

OECD The Organisation for Economic Co-operation and

DevelopmentPAHO Pan American Health Organization

RTM Reni (Re)-Vofram-Molyden

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

WHO World Health Organization

NCRP National Council on Radiation Protection

KERMA Kinetic Energy Released in Material

DANH MỤC BẢNG

1.1 Thống kê chủng loại các máy X quang tại Tp.HCM 8

1.2 Thống kê tình trạng kích thước phòng X-quang thông thường và

1.3 Các quy định ban hành về kích thước cho các loại phòng X

1.4 Quy định về xây dựng các lớp bảo vệ khi máy X quang không

1.5 Thống kê tình hình sử dụng các loại vật liệu che chắn phòng X

quang chẩn đoán thông thường và chụp nha năm 2010 15

2.1 Hệ số chiếm cứ đối với một số khu vực cụ thể 20

2.2

Air kerma sơ cấp không che chắn trên mỗi bệnh nhân [KP1

(mGy/bệnh nhân)] được chuẩn hóa theo khoảng cách chùm tia

sơ cấp dp= 1m

22

2.3 Bề dày tương đương của các vật liệu chùm tia sơ cấp

2.4 Air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1 m không có che chắn 24

2.5 Các hệ số làm khớp đối với sự truyền qua của chùm tia sơ cấp 27

2.6 Các hệ số làm khớp đối với sự truyền qua của chùm tia thứ cấp 29

2.7 Phương thức thực hiện trong thực nghiệm và mô phỏng 32

2.8 Giới hạn kích thước phòng X quang thường quy về phương diện

3.1 Kết quả tính bề dày chì che chắncho mô hình phòng X quang Y

3.2 Kết quả tính bề dày bê tông che chắn cho mô hình phòng X

3.3 Kết quả tính bề dày thép che chắn cho mô hình phòng X quang

3.4

Bề dày che chắn yêu cầu với số ca chụp trung bình là 700 ca

mỗi tuần cho mô hình phòng X quang Y học cổ truyền theo

NCRP 147

43

3.5 Kết quả tính bề dày chì che chắn cho mô hình phòng X quang

quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 51

3.6 Kết quả tính bề dày bê tông che chắn cho mô hình phòng X

quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 51

3.7 Kết quả tính bề dày thép che chắn cho mô hình phòng X quang

quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 51

3.8 Kết quả tính bề dày gỗ che chắn cho mô hình phòng X quang

quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 52

3.9 Kết quả tính bề dày tấm kính che chắn cho mô hình phòng X

quang quy ước kích thước 3mx3mx3m theo NCRP 147 52

3.10

Bề dày che chắn tối thiểu với số ca chụp trung bình là 500 và

1500 ca/ tuần cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước

Giá trị vùng suất liều xung quanh máy phát tia X trong mô hình

phòng X quang quy ước có kích thước tối thiểu (3mx3mx3m) ở

chế độ chụp cột sống nghiêng

60

3.14 Giá trị suất liều contour xung quanh máy X quang trong phòng

kích thước thực tế trường hợp chụp phổi 62

3.15

Bề dày che chắn tối thiểu với số ca chụp trung bình là 500 ca/

tuần cho mô hình phòng X quang quy ước kích thước

(3mx3mx3m) tính từ mô phỏng MCNP5

63

3.17 So sánh giá trị liều thực nghiệm và mô phỏng tại một số khoảng

cách cách miệng ống phát tia X chụp nha 793.18 Giá trị suất liều ở các vùng contour trên hình 3.23 80

3.19 Phân bố suất liều cho từng vùng trong phòng kích thước tối

3.20

So sánh chênh lệch suất liều giữa kích thước phòng thực tế với

phòng giả định: không che chắn tường và phòng có kích thước

tối thiểu phòng chụp X quang quy ước

87

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

1.1 Biểu đồ thống kê tình hình sử dụng máy X-quang tại các địa

1.2 Biểu đồ thống kê tình hình tuân thủ quy định về diện tích phòng

1.3 Thống kê tình hình sử dụng vật liệu che chắn phòng X quang

2.4 Máy X quang, Phantom, detector Piranha và Inspector 35

3.1 Sơ đồ vị trí phòng máy X quang số 2 tại Bệnh viện Y học cổ

3.2 Sơ đồ, vị trí phòng máy X quang số 2 tại Bệnh viện Y học cổ

3.3 Sơ đồ vị trí phòng máy X quang giả định có kích thước 3m x

3.4

Sơ đồ bố trí của phòng (a), mặt cắt XY(b), mặt cắt XZ (c) và

mặt cắt YZ (d) của phòng X quang quy ước vẽ bằng Vised

MCNP5

54

3.5

Phân bố suất liều mặt XZ (bên trái) và XY (bên phải) tại

khoảng cách 75cm so với tâm phát đối với kích thước phòng

thực tế

57

3.6

Phân bố suất liều mặt XZ (bên trái) và XY (bên phải) tại

khoảng cách 75cm so với tâm phát của phòng kích thước

phòng tối thiểu (3mx3mx3m)

57

3.7 Phân bố liều theo vị trí và khoảng cách so với nguồn phát 58

3.8

Đường contour vùng suất liều xung quanh máy chụp X quang

quy ước chế độ chụp cột sống nghiêng với kích thước phòng

thực tế (bên trái) và kích thước phòng tối thiểu (bên phải)

59

3.9

Phân bố suất liều xung quanh máy chụp X quang quy ước

trường hợp chụp phổi với kích thước thực tế, hình bên trái vẽ

phân bố suất liều theo thang 0-0,1mGy/s và hình bên phải vẽ

đường contour phân bố từng vùng suất liều

62

3.10

Phòng X-ray với tường chì được mô phỏng bằng VisEd Hình

(a) là mặt cắt XZ qua tâm phát tương ứng với khoảng cách

nguồn đến sàn là 120cm Hình (b) là mặt cắt XY tại vị trí cách

nguồn phát 100cm

65

3.11

Phòng X-ray với tường gạch phủ chì, sàn và trần bê tông phủ

chì và cửa thép phủ chì được mô phỏng bằng VisEd Hình (a) là

mặt cắt XZ qua tâm phát tương ứng với khoảng cách nguồn đến

sàn là 120cm Hình (b) là mặt cắt XY tại vị trí cách nguồn phát

100cm

66

3.12

a,b Phân bố contour suất liều mặt XZ và XY (cách nguồn phát

100cm) khi tường, sàn và trần che chắn bằng lớp chì dày

1,5mm, với khoảng cách nguồn phát đến sàn là 120cm

c,d Phân bố contour suất liều mặt XZ và XY (cách nguồn phát

100cm) khi tường, sàn và trần che chắn bằng lớp chì dày

1,5mm, với khoảng cách nguồn phát đến sàn là 180cm

66

3.13 a,b Phân bố contour suất liều mặt XZ và XY (cách nguồn phát

100cm) khi tường, sàn và trần che chắn bằng lớp chì dày 68

2,0mm, với khoảng cách nguồn phát đến sàn là 120cm

c,d Phân bố contour suất liều mặt XZ và XY (cách nguồn phát

100cm) khi tường, sàn và trần che chắn bằng lớp chì dày

2,0mm, với khoảng cách nguồn phát đến sàn là 180cm

3.14

a,b Phân bố contour suất liều mặt XZ và XY (cách nguồn phát

100cm) che chắn trường hợp 3, với khoảng cách nguồn phát

đến sàn là 120cm

c,d Phân bố contour suất liều mặt XZ và XY (cách nguồn phát

100cm) che chắn trường hợp 3, với khoảng cách nguồn phát

đến sàn là 180cm

69

3.15

a,b Phân bố contour suất liều mặt XZ và XY (cách nguồn phát

100cm) che chắn trường hợp 4, với khoảng cách nguồn phát

đến sàn là 120cm

c,d Phân bố contour suất liều mặt XZ và XY (cách nguồn phát

100cm) che chắn trường hợp 4, với khoảng cách nguồn phát

đến sàn là 180cm

71

3.16

Mặt cắt XY của phòng X-ray bố trí chụp phổi, hình (a) khoảng

cách nguồn đến tường 100cm với tường chì dày 1,5 hoặc 2mm;

hình (b) khoảng cách 100cm với tường gạch dày 15cm và chì

dày 1,5 hoặc 2mm được mô phỏng bằng VisEd

72

3.17

Các vùng suất liều trong trường hợp máy X-ray chụp phổi theo

mặt XY của phòng kích thước tối thiểu và tường chỉ có lớp chì

dày 1,5mm Hình (a) khoảng cách nguồn đến tường 100cm và

hình (b) khoảng cách nguồn đến tường 120cm

73

3.18

Các vùng suất liều trong trường hợp máy X-ray chụp phổi theo

mặt XY của phòng kích thước tối thiểu và tường chỉ có lớp chì

dày 2 mm hình (a) khoảng cách nguồn đến tường 100cm và

hình (b) khoảng cách nguồn đến tường 120cm

73

3.19

Các vùng suất liều trong trường hợp máy X-ray chụp phổi theo

mặt XY của phòng kích thước tối thiểu và tường phủ chì dày

1,5 mm kết hợp 15cm gạch hình (a) khoảng cách nguồn đến

tường 100cm và hình (b) khoảng cách nguồn đến tường 120cm

74

3.20

Các vùng suất liều trong trường hợp máy X-ray chụp phổi theo

mặt XY của phòng kích thước tối thiểu và tường phủ chì dày 2

mm kết hợp 15cm gạch, hình (a) khoảng cách nguồn đến tường

100cm và hình (b) khoảng cách nguồn đến tường 120cm

75

3.21

Các vùng suất liều theo mặt XY trong trường hợp máy X-ray

chụp phổi của phòng kích thước tối thiểu và tường phủ chì dày

2 mm kết hợp 20cm gạch (hình a) hoặc kết hợp 20cm bê tông

(hinh b) với khoảng cách nguồn đến tường 100cm

76

3.22

Sơ đồ bố trí của phòng (a), mặt cắt XY (b), mặt cắt XZ (c) và

mặt cắt YZ (d) của phòng X quang nha Hoàng Hoa Thám vẽ

bằng Vised theo thứ tự từ trái qua phải từ trên xuống dưới

78

3.23

Các vùng suất liều trong trường hợp máy Xquang nha phát theo

phương ngang, hình bên trái vẽ phân bố suất liều theo thang

0-0,01mGy/s và hình bên phải vẽ đường contour phân bố từng

3.26 Sơ đồ bố trí các vị trí khảo sát tán xạ bên trong phòng X-quang 86

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tên đề tài/ dự án: “Nghiên cứu tối ưu hóa kích thước phòng đặt máy X-quang

quy ước và X-quang nha khoa đảm bảo an toàn bức xạ”

Chủ nhiệm đề tài/ dự án: TS Trương Thị Hồng Loan

Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐH Quốc gia TP.HCM Thời gian thực hiện: 12/2011 đến 01/2014

Tổng kinh phí được duyệt: 400.000.000đồng (Bốn trăm triệu đồng)

• Xây dựng mô hình đánh giá phân bố suất liều của máy phát tia X tại cơ sở chụp

X quang bằng chương trình mô phỏng MCNP5

• Khảo sát phân bố suất liều trong và ngoài phòng chụp X quang chẩn đoán y tế quy ước và chụp nha, từ đó đánh giá an toàn che chắn bức xạ tại cơ sở X quang

• Thu nhỏ kích thước phòng, đánh giá an toàn che chắn với vật liệu và bề dày che chắn thường dùng Từ đó đưa ra các kiến nghị về bề dày tối thiểu với vật liệu che chắn sử dụng

• Đánh giá ảnh hưởng tán xạ khi thu hẹp kích thước phòng

• Đưa ra mô hình kích thước phòng tối thiểu, bề dày vật liệu che chắn tương ứng tối thiểu đảm bảo an toàn bức xạ cho phòng chụp X-quang quy ước và chụp nha phục vụ cho việc thẩm định cấp phép

3 Nội dung:

• Thu thập các văn bản của Nhà nước liên quan đến tiêu chuẩn về kích thước và phương pháp che chắn phòng X-quang, tìm hiểu cơ sở khoa học của tiêu chuẩn TCVN 6561

• Tham khảo tài liệu của IAEA và NCRP liên quan đến phương pháp che chắn làm cơ sở để chọn lựa tối ưu kích thước phòng sao cho đảm bảo an toàn liều chiếu cho nhân viên, bệnh nhân và môi trường chung quanh trong các cơ sở y tế

• Thu thập thông tin về kích thước phòng, vật liệu che chắn, vị trí phát tia, các đặc trưng kỹ thuật, cấu tạo, thông số hình học của các máy X quang cần khảo sát (làm cơ sở cho việc thực hiện mô phỏng)

• Thống kê và đánh giá hiện trạng tình hình che chắn và kích thước tiêu biểu của

2 loại phòng X- quang (chẩn đoán quy ước và chụp nha) tại TP Hồ Chí Minh

• Chọn một số cơ sở y tế có sử dụng thiết bị X quang tiêu biểu của 2 loại máy quang quy ước và X-quang chụp nha để tiến hành đo đạc thực tế suất liều hấp thụ tại các vị trí khác nhau với điều kiện chiếu khác nhau thường sử dụng

X-• Mô phỏng từng máy X quang này bằng chương trình MCNP Kiểm tra độ chính xác của chương trình bằng cách tính toán suất liều hấp thụ tại các vị trí đã đo trong điều kiện đo đã khảo sát và so sánh với kết quả đo đạc tương ứng

• Với mô hình đã xây dựng, khảo sát suất liều hấp thụ khi thay đổi kích thước phòng (quan tâm đến hiệu ứng tán xạ của tia X lên vật liệu che chắn phòng), có chú ý khảo sát theo các điều kiện chiếu chụp thường xuyên của phòng máy

• Đánh giá suất liều hấp thụ khi thay đổi vật liệu che chắn khác nhau với từng loại

- 03 báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ Hạt nhân toàn quốc lần thứ 10 Đào tạo: 02 Thạc sĩ, 04 cử nhân liên quan đến đề tài

Dữ liệu có được trong đề tài giúp cho cơ quan chức năng có cơ sở khoa học cụ thể để xây dựng quy định về kích thước phòng che chắn an toàn cho phòng X quang chẩn đoán thường quy và nha trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

Ngoài nước:

Trên thế giới, công tác bảo vệ an toàn bức xạ trong lãnh vực y tế được nhiều tổ chức quan tâm và thường xuyên xây dựng các quy định về kích thước che chắn đối với thiết bị X-quang trong chẩn đoán y tế Hằng năm, tổ chức NCRP ( National Council on Radiation Protection and Measurement) và ICRP đều đưa ra các khuyến cáo mới nhằm bảo vệ an toàn bức xạ cho môi trường, nhân viên y tế và bệnh nhân điều trị sao cho phù hợp với sự phát triển của thiết bị chẩn đoán hình ảnh và vật liệu che chắn bức xạ

Ngoài ra, cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) thường xuyên tổ chức lớp đào tạo hoặc hội thảo liên quan đến thiết kế và che chắn thiết bị chẩn đoán hình ảnh sao cho nhân viên làm việc cũng như bệnh nhân chịu một mức liều càng thấp càng tốt nhưng vẫn đảm bảo tính hiệu quả của công việc và tiết kiệm kinh tế IAEA còn xuất bản nhiều tài liệu kỹ thuật (TECDOC 1040) cũng như các ấn phẩm hướng dẫn về an toàn trong chẩn đoán và xạ trị (Safety Guide for Radiotherary) Trong các tài liệu này, các chuyên gia gợi ý các mục đích chính về việc che chắn bức xạ trong y tế như sau:

- Giảm liều chiếu tối đa đối với nhân viên y tế, bệnh nhân và dân chúng ở mức liều thấp nhất

- Nghiên cứu tối ưu hoá kích thước phòng X- quang và điều kiện che chắn hợp lý để đảm bảo an toàn bức xạ cho bệnh nhân và môi trường xung quanh

Đây là công việc đòi hỏi phải có trình độ về công tác che chắn bức xạ cũng như vai trò của cơ quan quản lý Nhà nước liên quan đến quy phạm và tiêu chuẩn trong quy định cấp phép sử dụng thiết bị X-quang trong chẩn đoán y tế

Nguyên lý của việc tính toán che chắn an toàn cho X quang chẩn đoán được cho trong báo cáo của NCRP 49 [13] Dù NCRP49 đã duy trì dữ liệu về tiêu chuẩn che chắn trong nhiều năm, nhiều tác giả đã đề nghị những mô hình che chắn khác thích hợp

với việc áp dụng máy tính, có độ chính xác cao hơn và giảm bớt tính cứng nhắc vốn có của NCRP49

Phương pháp luận trong NCRP tính toán mức liều chiếu của tia sơ cấp, tia tán xạ và dòng rò từ nguồn tia X riêng lẻ, nó không cho thông tin liên quan đến sự kết hợp của tất cả các thông lượng bức xạ khác nhau xuyên qua lớp che chắn ngoại trừ đưa vào xấp

xỉ HVL (lớp giá trị một nửa) Archer [5] đã chứng minh việc đưa vào cứng nhắc này dẫn tới mức liều chiếu hằng tuần của cá nhân giảm hơn giá trị yêu cầu theo MPD (giới hạn liều cho phép cực đại) đã thiết lập Các thiết kế và che chắn phòng X quang chẩn đoán tuân theo nguyên lý ALARA Điều đó có nghĩa là trong thực tế mức liều chiếu được giữ “thấp đến mức có thể” quan tâm đến hệ số kỹ thuật và kinh tế

Để cải tiến phương pháp luận trong NCRP, Archer [5] đã đưa ra phương pháp xác định

bề dày che chắn thứ cấp chính xác cần cho việc đáp ứng các tiêu chí thiết kế Điều này nhằm giảm thiểu ngưỡng che chắn quá lớn của NCRP 49

Mc Guire [10] minh họa phương pháp tính toán che chắn với nhiều nguồn trong phòng chẩn đoán hoạt động ở cùng một giá trị cao áp (kVp) Mô hình được xây dựng tổng quát để cho phép tính toán các che chắn phụ thêm Trong khi đó Simpkin [17] đề nghị phương pháp tính toán đối với phòng chẩn đoán có nhiều máy tia X hoạt động ở các cao áp khác nhau

M Petrantonaki, C Kappas, E P Efstathopoulos, Y Theodorakos, và G Panayiotakis [12] tổng quát hóa các kỹ thuật của Archer [5], Mc Guire [10], Simpkin [17][8] để giải quyết vấn đề tính toán chính xác bề dày vật liệu che chắn cần thiết bổ sung thêm vào phía trước các barrier bảo vệ trong phòng máy X quang

I A Tsalafoutas, E YaKoumakis, P Sandilos [9] đã xây dựng mô hình mới để tính toán che chắn trong X quang chẩn đoán dựa trên sự kết hợp và bổ sung của các mô hình và khái niệm của các tác giả trước đó như Simpkin [17], Petrantonaki [12] để tính toán các yêu cầu che chắn trong X quang chẩn đoán Trong mô hình này, các nguồn bức xạ đa năng hoạt động ở các cao áp khác nhau, sự suy giảm dòng rò được nghiên cứu khi ống tia X hoạt động ở các cao áp nhỏ hơn giá trị cực đại Sự suy giảm bức xạ

sơ cấp sử dụng các hệ số đối với che chắn sơ cấp được tiếp tục triển khai trong mô hình mới này

Trong nước:

Từ “pháp lệnh năm 1996 cho đến thông tư 05/2006/BKHCN ngày 11/01/2006 về việc hướng dẫn thủ tục khai báo cấp giấy đăng ký, cấp giấy phép cho các hợp đồng liên quan đến bức xạ, thông tư mới nhất – thông tư 08/2010/TT-BKHCN ngày 22/07/2010 của BKHCN hướng dẫn về việc khai báo, cấp giấy phép tiến hành công việc bức xạ & CCNVBX”, các cơ sở bức xạ y tế nói chung hay các phòng chụp X-

quang nói riêng điều phải tuân theo các tiêu chuẩn về kích thước phòng X-quang và điều kiện che chắn để đảm bảo an toàn bức xạ cho môi trường xung quanh, nhân viên y

tế và bệnh nhân trước khi được cấp phép sử dụng

Tại thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1996 đến nay có gần khoảng 504 cơ sở bức

xạ thuộc y tế và khoảng 900 các thiết bị X-quang chẩn đoán hình ảnh như CT Scanner, X-quang thường quy, X-quang di động, X-quang chụp nha …Thống kê trung bình các năm (2009-2010) [3] cho thấy có đến 53% phòng X quang không tuân thủ theo quy định về kích thước phòng đã phải được cấp giấy phép Đặc biệt 100% phòng máy X quang chụp nha không tuân thủ kích thước phòng theo quy định Một trong nhiều nguyên nhân của sự việc này là do nhiều phòng X quang được xây dựng theo tiêu chuẩn cũ nên không còn thích hợp đối với các thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại dạng kỹ thuật số với liều lượng bức xạ phát ra không cao, các quy định về kích thước phòng do nhà sản xuất cung cấp không khớp với kích thước phòng theo TCVN, ngoài

ra tiêu chuẩn kích thước cho mỗi loại X quang cũng thay đổi nhiều từ năm này qua năm kia mà không có những cơ sở khoa học rõ ràng kèm theo Điều đó gây khó khăn cho cơ quan có thẩm quyền trong việc cấp phép hoạt động cho các cơ sở X quang Thực tế này đã đặt ra nhu cầu cần phải tính toán lại diện tích các phòng X-quang cho phù hợp với các thiết bị mới sao cho vừa đảm bảo an toàn bức xạ rất đa dạng trong các

cơ sở bức xạ tư nhân vừa giảm được chi phí đầu tư cơ sở vật chất

Do tính cấp thiết của vấn đề đặt ra, phục vụ trực tiếp công tác quản lý An toàn bức xạ trên địa bàn thành phố, Sở Khoa học và Công nghệ đã đề nghị cho nhóm thực

hiện đề tài “Nghiên cứu tối ưu hóa kích thước phòng đặt máy quang quy ước và quang nha khoa đảm bảo an toàn bức xạ”

Kết quả của đề tài sẽ được áp dụng cho quá trình thẩm định cấp phép X-quang chẩn đoán và kiến nghị ban hành tiêu chuẩn kích thước phòng đặt máy X quang cho từng loại máy cụ thể, mang lại hiệu quả kinh tế cao

1.2 Tổng quan các loại thiết bị X-quang, kích thước phòng và vật liệu che chắn đang sử dụng phổ biến tại các cơ sở bức xạ trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh 1.2.1 Tình hình quản lý, sử dụng các thiết bị X quang chẩn đoán y tế tại Tp.HCM

Theo thống kê [3], tại TP.HCM hiện có 1040 thiết bị X-quang sử dụng trong chẩn đoán y khoa Trong đó có 9 chủng loại máy X-quang Bảng 1.1 thống kê chủng loại các máy X quang tại Tp.HCM Trong đó X quang quy ước và chụp nha chiếm tỷ lệ cao nhất Hình 1.1 thống kê tình hình tuân thủ quy định về diện tích phòng X-quang tại các

cơ sở năm 2010

Hình 1.1 Biểu đồ thống kê tình hình sử dụng máy X-quang tại các địa bàn Thành phố

Hồ Chí Minh năm 2010

Bảng 1.1 Thống kê chủng loại các máy X quang tại Tp.HCM

TT Chủng loại Số lượng Phần trăm

1.2.2 Thống kê số liệu về việc thực hiện các quy định của pháp luật của các cơ sở khi sử dụng các thiết bị X quang trong chẩn đoán và điều trị bệnh

− Đa số các cơ sở thực hiện quy định an toàn bức xạ khá nghiêm túc, giấy phép hoạt động tăng rõ rệt Nhiều cơ sở đã đầu tư cho việc đổi mới thiết bị X-quang chụp chẩn đoán, thay thế các thiết bị cũ bằng các thiết bị chụp X-quang kỹ thuật số hiện đại hơn, thiết kế che chắn cũng được thực hiện nghiêm túc hơn qua đó góp phần nâng cao chất lượng chẩn đoán bệnh, an toàn cho môi trường và sức khỏe người dân Số cơ sở bức xạ thực hiện đầy đủ việc xin cấp phép đạt 92,6 %

− Hiện có 40/544 cơ sở chưa có Giấy phép sử dụng thiết bị X-quang chẩn đoán (tỉ lệ 7,4%), gồm có 19 cơ sở sử dụng X-quang quy ước và 21 cơ sở nha khoa

− 100% các cơ sở khi cấp phép lần đầu đều có kiểm định thiết bị, tuy nhiên có 20% các cơ sở chưa thực hiện kiểm định định kỳ hàng năm (những cơ sở hoạt động từ năm 2004-2007)

− Một số cơ sở chưa tuân thủ nghiêm túc quy định về ATBX trong quá trình vận hành sử dụng thiết bị X-quang y tế: còn để nhiều người chờ trong phòng chụp, không khép kín cửa khi vận hành máy, ít sử dụng yếm/áo chì che cho bệnh nhân

1.2.3 Thống kê và đánh giá hiện trạng kích thước tiêu biểu của các cơ sở X quang tại Tp.HCM

Các số liệu thống kê trong bảng 1.2 về tình trạng kích thước phòng X-quang quy ước

và chụp nha năm 2009-2010 [3] và bảng 1.3 trình bày các quy định ban hành về kích thước cho các loại phòng X quang khác nhau theo các thời kỳ [4] cho thấy:

a Đối với thiết bị X-quang quy ước: 98% các thiết bị chụp X-quang tổng hợp

đều có bàn bệnh nhân, theo tiêu chuẩn quy định kích thước tối thiểu là 14m2 Trong đó

có 93/137 phòng đạt tiêu chuẩn, chiếm 67,88%, có 44/137 phòng không đạt tiêu chuẩn, chiếm 32,12%

b Đối với thiết bị X-quang chụp nha:

Tiêu chuẩn quy định kích thước tối thiểu theo TCVN: 6561 là 12m2 Trong đó, có 0/47 phòng đạt tiêu chuẩn, có 47/47 phòng không đạt tiêu chuẩn, chiếm 100%

Hình 1.2 Biểu đồ thống kê tình hình tuân thủ quy định về diện tích phòng X-quang tại

Bảng 1.3 Các quy định ban hành về kích thước cho các loại phòng X quang khác nhau

theo các thời kỳ

TT Các loại phòng X

quang

TCVN 4470:1995

TCVN 6561:1999

1092/BKHCNMT -ATBX

Yêu cầu thiết kế ATBX ion hóa Ngày 25/2/2002

1.2.4.1 Vật liệu che chắn thường dùng: Có 3 loại vật liệu được sử dụng chủ yếu

trong việc che chắn bức xạ:

a Chì (Pb)

Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn hóa học viết tắt là Pb (Latin:

Plumbum) và có số nguyên tử là 82 Chì là một kim loại mềm, nặng, độc hại và có thể

tạo hình Chì được biết đến như một loại vật liệu hàng đầu trong việc che chắn các bức

xạ tán xạ Chì giúp bảo vệ con người khỏi bức xạ bởi sự tập trung mật độ nguyên tử rất lớn Đặc biệt hiệu quả trong việc ngăn chặn các loại bức xạ gamma và tia X Chì tấm được sử dụng trong việc thiết kế các phòng đặt máy X-quang hay thiết bị SPECT,

PET,… Cần tính toán và xem xét cẩn thận để xác định được bề dày và kích thước thích hợp của chì cho từng loại thiết bị chẩn đoán hình ảnh khác nhau hay các thiết bị xạ trị tương ứng

Hiện nay trên thị trường chì có giá từ 54.000đ - 58.000đ/kg Bề dày chì cho phòng X quang từ 1,5 mm - 2 mm Thời gian sử dụng có thể từ 18-25 năm Phòng X-quang 14m2 cần khoảng 972 kg chì

b Barit (BaSO 4 )

Barit (baryt), công thức (BaSO4), là một khoáng vật chứa bari sunfat Nhóm barit

bao gồm barit, celestin, anglesit và anhydrit Barit nhìn chung có màu trắng hoặc không màu, và là nguồn chủ yếu cung cấp chủ yếu của bari Barit và celestin tạo thành hỗn hợp rắn (Ba,Sr)SO4

Hiện nay trên thị trường Barit có giá từ 6.000đ - 8.000đ/kg Bề dày tường trát Barit cho phòng X-quang khoảng 2 cm Thời gian sử dụng có thể từ 5-6 năm Phòng X-quang 14m2 cần khoảng 1,2 tấn Barit

c Bê tông

Bê tông (gốc từ béton trong tiếng Pháp) là một loại đá nhân tạo, được hình thành

bởi việc trộn các thành phần: Cốt liệu thô, cốt liệu mịn, chất kết dính, theo một tỷ lệ nhất định Trong bê tông, chất kết dính (xi măng + nước, nhựa đường, phụ gia, ) làm vai trò liên kết các cốt liệu thô (đá, sỏi, đôi khi sử dụng vật liệu tổng hợp trong bê tông nhẹ) và cốt liệu mịn (thường là cát, đá mạt, đá xay, ) và khi đóng rắn, làm cho tất

cả thành một khối cứng như đá Có các loại bê tông phổ biến là: bê tông tươi, bê tông nhựa, bê tông Asphalt, bê tông Polyme và các loại bê tông đặc biệt khác

Trong xây dựng các công trình, cốt thép được đưa vào trong bê tông đóng vai trò

là bộ khung chịu lực nhằm cải thiện khả năng chịu kéo của bê tông, được gọi là bê tông cốt thép

1.2.4.2 Một số quy định về vật liệu che chắn

Trong tiêu chuẩn Việt Nam TCVN - 4470: 1995 Bệnh viện đa khoa - Yêu cầu

thiết kế phòng máy X quang như sau:

a Kết cấu

Kết cấu công trình của khoa Chẩn đoán hình ảnh phải đảm bảo độ bền vững (sử dụng khung cột thép, bê tông cốt thép) Tường gạch và các vật liệu hoàn thiện bao che

b Yêu cầu về hoàn thiện công trình

Khoa Chẩn đoán hình ảnh phải được thiết kế và xây dựng hoàn thiện với chất lượng cao về kết cấu công trình, nội ngoại thất, sân vườn theo tiêu chuẩn chung của bệnh viện (TCVN - 4470:1995)

¾ Nền, sàn

Nền, sàn của khoa Chẩn đoán hình ảnh không được có bậc thang, không chênh cốt hoặc ngưỡng cửa, lát gạch ceramic, granit, tấm vinyl hoặc phủ sơn đặc biệt; đảm bảo phẳng, nhẵn, không trơn trượt, chịu được hoá chất, chống thấm, chống tĩnh điện và

dễ vệ sinh Trường hợp khoa Chẩn đoán hình ảnh tại các tầng trên (lầu): sàn phải đảm bảo an toàn bức xạ cho các tầng phía dưới

Bảng 1.4 Quy định về xây dựng các lớp bảo vệ khi máy X quang không có vỏ

Điện áp khi máy vận hành

Chiếu chụp với điện áp l00 KV 1,2 120 350 68

• Trần bên trong các phòng chụp phải trát bằng vữa barit hoặc ốp vật liệu cản tia

xạ (nếu có tầng trên)

¾ Cửa ra vào

Cửa ra vào trong khoa Chẩn đoán hình ảnh gồm các loại:

Cửa thông thường: Cửa chắn tia bức xạ

Cửa chắn tia bức xạ phải đảm bảo các yêu cầu:

• Cánh cửa bọc vật liệu cản tia (chì lá, cao su chì,…)

• Có đèn hiệu, biển cảnh báo bức xạ ở ngang tầm mắt ở mặt phía bên ngoài phòng

• Cửa đóng mở nhẹ nhàng, đảm bảo kín không để lọt tia xạ khi chiếu, chụp

Cửa sổ:

Cửa sổ phải đảm bảo các yêu cầu sau:

• Có khuôn, cánh cửa bằng gỗ hoặc kim loại (nhôm, thép) kết hợp với kính trong hoặc mờ để chiếu sáng tự nhiên và có chốt đóng an toàn

• Các phòng đặt thiết bị X - quang, máy chụp cắt lớp và máy cộng hưởng từ không bố trí cửa sổ để đảm bảo an toàn bức xạ, che chắn sóng điện từ

Phòng đặt thiết bị

Phòng đặt thiết bị phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo an toàn (không để tia xạ lọt ra bên ngoài; không để lọt ánh sáng vào phòng rửa phim, )

Quy định về suất liều cho phép theo TCVN 6561-1999

1 Suất liều cho phép cao nhất ở bàn điều khiển (ngực, đầu, sinh dục) là 10 μSv/h

2 Suất liều cho phép cao nhất tại nơi có NVBX làm việc (phòng chụp, điều khiển) là 3 μSv/h

3 Suất liều cho phép cao nhất ở các vị trí xung quanh là 0,5 μSv/h

4 Chú ý: Tiêu chuẩn (0,5μSv/h) áp dụng cho các khu công nghiệp và khu dân cư Trong phòng tự nhiên thường từ 0,2 đến 0,3 μSv/h

5 Quy định liều trung bình cho người tiếp xúc với môi trường bức xạ trong 5 năm là

20 mSv/năm

1.2.4.3 Thống kê số liệu sử dụngvật liệu che chắn phòng X quang tại các cơ sở

Bảng 1.5 thống kê tình hình sử dụng các loại vật liệu che chắn phòng X quang chẩn đoán thông thường và chụp nha Các số liệu cho thấy:

Bảng 1.5 Thống kê tình hình sử dụng các loại vật liệu che chắn phòng X quang chẩn

đoán thông thường và chụp nha năm 2010

Loại X quang Vật liệu che chắn

Chì (2mm) Barit Bê tông Quy ước 132 10 6

- Tường phòng chụp X-quang đều được ốp chì, barit hoặc bê tông bốn mặt

- Trần và nền các phòng X-quang được đặt ở trên lầu đều được ốp chì, barit hoặc

bê tông để tránh các tia bức xạ ảnh hưởng đến tầng trên và tầng dưới

Biểu đồ hình 1.3 thống kê tình hình sử dụng vật liệu che chắn phòng X quang năm 2010 Các vật liệu được sử dụng phổ biến gồm: Chì, Barit, Bê tông

Hình 1.3 Thống kê tình hình sử dụng vật liệu che chắn phòng X quang năm 2010 1.2.5 Kết luận

Tổng số phòng X-quang có kích thước theo đúng quy định năm 2010 chỉ có 46%

và 47% Theo tình hình hiện nay, việc cải thiện và nới rộng các phòng X-quang không

đủ tiêu chuẩn rất khó thực hiện Các tiêu chuẩn cũ hiện nay chưa phù hợp lắm, nhiều loại thiết bị X-quang mới xuất hiện chưa được quy định cụ thể Do đó, việc nghiên cứu khảo sát nhằm đánh giá và đề xuất một số kích thước phù hợp cho phòng sử dụng X-quang là cần thiết mà vẫn đảm bảo vấn đề an toàn bức xạ

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp tính toán an toàn che chắn cho phòng X quang quy ước theo NCRP 147

Phần này trình bày phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn NCRP 147 nhằm mục đích xác định các thông số an toàn che chắn cho một phòng X quang quy ước điển hình tại Thành phố Hồ Chí Minh, đồng thời kiểm tra lại tính an toàn che chắn của phòng X quang đó dựa trên các thông số thực tế Các phép tính toán được thực hiện trong điều kiện làm việc thông thường của ca chụp phổi và chụp bụng với tần số chụp được tham khảo thực tế tại bệnh viện đang khảo sát Ngoài ra, xác định sự thay đổi của các thông

số an toàn che chắn cũng được thực hiện với một phòng giả định có kích thước nhỏ hơn

2.1.1 Một số khái niệm và thuật ngữ

2.1.1.1 Khu vực kiểm soát và không kiểm soát

Khu vực kiểm soát là khu vực mà sự tiếp cận khu vực đó bị giới hạn và sự chiếu

xạ nghề nghiệp lên toàn bộ nhân viên phải tuân theo các quy tắc an toàn bức xạ Điều này có nghĩa là mọi sự tiếp cận và điều kiện làm việc được kiểm soát theo mục đích an toàn bức xạ Đối với phương tiện sử dụng tia X trong chụp phim y tế, khu vực kiểm soát là khu vực trực tiếp sử dụng các dụng cụ X quang như phòng đặt máy tia X, buồng điều khiển tia X hoặc các khu vực khác đòi hỏi sự cho phép khi muốn tiếp cận

Khu vực không kiểm soát là tất cả những khu vực còn lại của bệnh viện, trung tâm y tế và các khu vực xung quanh Khu vực không kiểm soát là khu dành cho bệnh nhân, khách viếng thăm và những nhân viên không làm việc thường xuyên với các nguồn bức xạ

2.1.1.2 Mục tiêu của việc che chắn (P)

Mục tiêu của việc che chắn (P) là mức air kerma được sử dụng trong việc tính toán thiết kế và đánh giá cấu trúc lớp che chắn nhằm mục đích bảo vệ nhân viên bức xạ

và quần chúng Mục tiêu của việc che chắn (P) là khác nhau đối với khu vực kiểm soát

và không kiểm soát Giá trị này được xác định tại một điểm chuẩn bên ngoài lớp che

chắn bảo vệ Việc tính toán và lắp đặt che chắn phải bảo đảm sao cho giá trị air kerma tại điểm chuẩn không vượt quá giá trị P

Giá trị (P) hàng tuần cho khu vực kiểm soát là 0,1 mGy/tuần, cho khu vực không kiểm soát là 0,02 mGy/tuần

2.1.1.3 Khoảng cách đến vị trí cá nhân bên ngoài rào cản

Đây là khoảng cách được tính từ nguồn X quang đến vị trí bên ngoài rào cản mà

cá nhân được đảm bảo an toàn Đối với một bức tường, có thể giả định không nhỏ hơn 0,3 m Đối với một nguồn đặt trên một khoảng không gian thì vị trí cá nhân bên dưới

có thể được giả định là không lớn hơn 1,7 m so với sàn tầng dưới, trong khi khoảng cách truyền qua trần nhà ít nhất là 0,5 m trên sàn của căn phòng phía trên Trong một

số trường hợp đặc biệt, như khu vực điều dưỡng hay hành lang ngoài trời, khoảng cách này có thể lớn hơn đáng kể Hình 2.1 trình bày chi tiết các khoảng cách này

Hình 2.1 Mặt cắt đứng (trái) và mặt cắt ngang (phải) của một phòng chụp X quang

Các điểm A, B, C, D và E đại diện cho khoảng cách 0,3 m tính từ bức tường Điểm F là khoảng cách 1,7 m so với sàn của tầng dưới Điểm G tại 0,5 m so với sàn của phòng bên trên

2.1.1.4 Kerma (K)

Kerma là chữ viết tắt của từ tiếng Anh “Kinetic Energy Released in Material’’

(động năng được giải phóng trong vật chất), ký hiệu là K Kerma là tỉ số giữa dEk và

dm, trong đó dEk là tổng giá trị 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 dm là khối

trong hệ SI là J/kg hay Gray (Gy) Đại lượng này thường được sử dụng đối với các bức

xạ ion hóa gián tiếp như tia X, tia gamma, neutron nhanh

Nếu ta 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

2.1.1.5 Hệ số chiếm cứ (T)

Hệ số chiếm cứ (T) đối với một khu vực nào đó là tỉ lệ thời gian trung bình mà

một cá nhân bị chiếu xạ tối đa trong khi chùm tia X hoạt động Giả sử rằng thiết bị phát

tia X được sử dụng ngẫu nhiên trong tuần, khi đó hệ số chiếm cứ tỉ lệ với số giờ làm

việc trong tuần của một người lưu trú trong khu vực đó và được lấy trung bình theo

năm Ví dụ, đối với một khu vực bên ngoài phòng chụp X quang, hệ số chiếm cứ là

1/40 Giá trị này có nghĩa là một cá nhân nào đó sẽ trải qua 1 giờ trong 1 tuần, mỗi tuần

trong một năm tại khu vực này (Theo luật lao động của Mỹ, một năm có 50 tuần làm

việc, mỗi tuần làm việc 5 ngày tương đương với 40 giờ, mỗi ngày làm 8 giờ)

Hệ số chiếm cứ đối với một khu vực không tỉ lệ với thời gian làm việc của một

người bất kì nào đó mà tỉ lệ với thời gian làm việc của một người thường xuyên sử

dụng phần lớn thời gian của họ tại khu vực đó Những cá nhân bị chiếu xạ tối đa thông

thường sẽ là nhân viên trực tiếp làm việc với các thiết bị phát tia X hoặc nhân viên của các phòng ban kế cận khu vực sử dụng thiết bị phát tia X

Bảng 2.1 trình bày hệ số chiếm cứ đối với một số khu vực cụ thể

Bảng 2.1 Hệ số chiếm cứ đối với một số khu vực cụ thể [14]

Các khu vực cụ thể Hệ số chiếm

cứ (T)

Văn phòng hành chính; phòng thí nghiệm, hiệu thuốc và các khu

vực làm việc khác mà bị chiếm cứ gần như hầu hết thời gian; khu

vực bên trong dành cho trẻ em, các phòng bên cạnh phòng chứa

thiết bị phát tia X, khu vực đọc phim, phòng điều khiển tia X

1

Phòng được sử dụng cho việc kiểm tra và điều trị bệnh nhân 1/2

Hành lang, phòng bệnh nhân, phòng nghỉ của nhân viên 1/5

Khu vực ngay sát cửa hành lang 1/8

Nhà vệ sinh công cộng, khu vực bán hàng rong, khu vực bên

ngoài có chỗ ngồi, phòng chờ, khu vực giữ bệnh nhân 1/20

Khu vực bên ngoài đối với người đi bộ hoặc các phương tiện giao

thông, khu vực đậu xe, gác mái, cầu thang, thang máy, khu vực tủ

ta cần chú ý tới giá trị tải làm việc chuẩn hóa, kí hiệu là Wnorm, được hiểu như là tải làm việc trung bình trên mỗi bệnh nhân Tích của Wnorm và số bệnh nhân trung bình mỗi tuần (N) cho phép xác định tải làm việc tổng cộng mỗi tuần (Wtot):

tot norm

Tại một giá trị điện thế vận hành của một ống phát tia X và tại một khoảng cách

xác định, giá trị air kerma tại điểm khảo sát tỉ lệ trực tiếp với tải làm việc

2.1.1.7 Hệ số sử dụng (U)

Hệ số sử dụng có giá trị tỉ lệ với tải làm việc của chùm tia sơ cấp Giá trị của hệ

số sử dụng U phụ thuộc vào thiết kế hệ thống bức xạ và che chắn Ví dụ, đối với phòng

chụp X quang có sử dụng bucky ngực, tải làm việc được phân bố toàn bộ hướng trực

tiếp về phía bucky ngực được gắn trên tường Vì vậy hệ số sử dụng U = 1 đối với khu

vực tường phía sau bộ thu nhận hình ảnh Đối với những bộ phận che chắn khác như

sàn nhà, cửa ra vào và tường (ngoại trừ khu vực tường mà bucky ngực được gắn vào)

cũng có thể được xem như lớp che chắn sơ cấp và có một giá trị nào đó đối với hệ số

sử dụng U

2.1.1.8 Các lớp che chắn sơ cấp

Lớp che chắn sơ cấp được thiết kế để làm suy giảm chùm tia sơ cấp xuống tới giá

trị (P) (mục tiêu của thiết kế che chắn) Các lớp che chắn sơ cấp bao gồm một phần bức

tường mà hộp đựng phim (cassette holder) hoặc bucky ngực được gắn lên đó, sàn nhà

và các bức tường mà chùm tia sơ cấp trực tiếp chiếu vào

a Air kerma sơ cấp không che chắn [K P 0 ]

Bảng 2.2 cho thấy tải làm việc (Wnorm) cho mỗi bệnh nhân cũng như air kerma sơ

cấp không che chắn tại 1 m 1

Bảng 2.2 Air kerma sơ cấp không che chắn trên mỗi bệnh nhân [KP1 (mGy/bệnh nhân)] được chuẩn hóa theo khoảng cách chùm tia sơ cấp dp = 1m [14]

b Tiền che chắn (x pre )

Thông thường, phương pháp an toàn phù hợp là bỏ qua sự suy giảm đáng kể do bệnh nhân tạo ra, chỉ xem xét sự suy giảm bởi dụng cụ chụp ảnh trong chùm tia X, Dixon và Simpkin [7] đã chỉ ra rằng cassette phim tia X, lưới, bảng chụp ảnh phóng xạ làm giảm đáng kể cường độ của bức xạ sơ cấp xảy ra trên vật cản Sự suy giảm tạo ra bởi các vật dụng chụp ảnh này có thể được thể hiện như một bề dày tương đương của một vật liệu che chắn Độ dày tương đương này được kí hiệu là xpre Bảng 2.3 cho thấy giá trị tương đương nhỏ nhất của xpre chùm tia sơ cấp

Nếu có sự xuất hiện cơ quan thụ cảm hình ảnh trong chùm tia, khi đó bề dày vật chắn được xác định bằng cách trừ đi xpre từ tổng độ dày rào cản sơ cấp thu được với giả định rằng chùm tia sơ cấp va chạm trực tiếp trên vật chắn

Bảng 2.3 Bề dày tương đương của các vật liệu chùm tia sơ cấp [14]

Áp dụng x pre (mm)

Chì Bê tông Thép

Bàn X quang với bộ phận tạo ảnh hoặc giá giữ

cassette treo tường (sự suy giảm bởi khung

lưới, cassette, và các cấu trúc hỗ trợ tạo ảnh)

Một phần của bàn X quang (suy giảm bởi chỉ

2.1.1.9 Các lớp che chắn thứ cấp

Lớp chắn che thứ cấp giới hạn giá trị air kerma từ bức xạ tán xạ và bức xạ rò rỉ

gây ra bởi các thiết bị X quang tới giá trị (P) hoặc thấp hơn Cường độ của bức xạ tán

xạ tăng theo cường độ và tiết diện của chùm tia sơ cấp Bức xạ rò rỉ sinh ra tại anode

của ống phát tia X, truyền qua lớp vỏ của ống và bộ phận chuẩn trực phía ngoài ống

Air kerma từ bức xạ thứ cấp không che chắn [Ksec0] ở khoảng cách thứ cấp dsec

cho N bệnh nhân mỗi tuần được cho bởi công thức:

sec sec 2

sec

K N

K =

Biểu thức đơn giản này chỉ đúng khi dl và ds là khoảng cách từ ống phát tia X đến

vị trí cá nhân bên ngoài rào cản lần lượt liên quan đến bức xạ rò rỉ và bức xạ tán xạ

bằng nhau Sử dụng dsec, là từ viết tắt của hai khoảng cách, là một một giải pháp có thể

chấp nhận

Bảng 2.4 đưa ra các giá trị air kerma rò rỉ không che chắn, air kerma tán xạ và

tổng air kerma thứ cấp được tính cho trường hợp khoảng cách đều là 1m

Bảng 2.4 Air kerma thứ cấp tại khoảng cách 1m không có che chắn [14]

Theo cường độ

ống phát tia X

Air kerma tại 1m không có che chắn (mGy/bn)

Rò rỉ (K l 1 )

Tán xạ góc (K s 1 )

Rò rỉ và tán xạ góc (K sec 1 )

Tán xạ ngược (K s 1 )

Rò rỉ và tán xạ ngược (K sec 1 )

Phòng X quang

(tất cả rào cản) 5,3×10-4 3,4×10-2 3,4×10-2 4,8×10-2 4,9×10-2Phòng X quang

(bucky ngực) 3,9×10-4 4,9×10-3 5,3×10-3 6,9×10-3 7,3×10-3Phòng X quang (sàn

- Bức xạ thứ cấp bao gồm các tia X tán xạ từ bệnh nhân hoặc các vật khác và bức

xạ rò rỉ từ vỏ bọc ống phát tia X Rào cản thứ cấp là tường, sàn, trần và các cấu trúc khác sẽ ngăn chặn và làm suy giảm bức xạ rò rỉ và tán xạ

Hình 2.2 minh họa cho sự phát bức xạ chính, tán xạ, rò rỉ và bức xạ truyền qua trong một phòng X quang quy ước với bệnh nhân ở vị trí thẳng đứng so với giá chụp phổi hay bucky ngực (bucky là một thiết bị dùng để lọc tia)

Hình 2.2 Sự phát bức xạ từ ống phát tia X [14]

Bức xạ chính và bức xạ thứ cấp tiếp xúc với các cá nhân phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau:

- Lượng bức xạ được tạo ra từ nguồn

- Khoảng cách giữa người và nguồn bức xạ

- Khoảng thời gian mà một cá nhân ở trong khu vực có bức xạ

- Lượng che chắn bảo vệ giữa cá nhân với nguồn bức xạ

Mức độ phơi nhiễm từ các nguồn bức xạ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn Để đánh giá khoảng cách an toàn từ nguồn khi rào cản được thiết lập, người ta thường giả sử rằng các cá nhân được bảo vệ ít nhất là 0,3 m bên kia bức tường bao quanh nguồn Mức độ phơi nhiễm của một cá nhân bao gồm cả thời gian mà chùm bức xạ phát ra và tỉ số thời gian mà một người ở trong trường bức xạ với thời gian

nguồn hoạt động Tiếp xúc bức xạ qua một rào cản trong một khoảng thời gian nhất

định tùy thuộc vào cường độ dòng của ống phát tia X (mA.min), thể tích tán xạ, rò rỉ

bức xạ qua ống phát tia X và phổ năng lượng của nguồn tia X

2.1.3 Phương pháp tính toán các thông số an toàn che chắn cho phòng máy X

quang quy ước theo NCRP 147

Mục này giới thiệu các công thức tổng quát (không chứng minh) được áp dụng để

P barrier 1

P

dP

Giá trị air kerma sơ cấp không che chắn cho mỗi bệnh nhân ở khoảng cách 1 m

(Kp1) được cung cấp trong bảng 2.2 Các thông số khác đã được thảo luận: P là mục

tiêu thiết kế che chắn hàng tuần cho trong mục 2.1.1.2, T là hệ số chiếm cứ trong mục

2.1.1.5 với giá trị đề nghị trong bảng 2.1, U là hệ số sử dụng trong mục 2.1.1.7 và dP là

khoảng cách từ ống phát tia X đến vị trí cá nhân tiếp xúc bên ngoài rào cản sơ cấp

trong mục 2.1.1.3 và 2.1.1.8

Hàm truyền tải chùm tia sơ cấp [BP(xbarrier)] được định nghĩa là tổng các kerma

không khí trong mỗi khoảng kVp truyền qua một rào cản cho trước chia cho tổng

kerma không khí không có vật chắn Bề dày vật chắn (xbarrier) yêu cầu đầy đủ các lá

chắn để chống lại bức xạ sơ cấp có thể được tính bằng cách xác định tổng bề dày che

chắn yêu cầu (xbarrier + xpre) và sau đó trừ đi bề dày tiền che chắn (xpre) được cho trong

bảng 2.3 để thu được xbarrier

Ngoài ra, một lời giải đại số, được cho trong công thức 2.6, có thể được tính dựa

trên mô hình của Archer (1983) cho việc truyền tải chùm tia rộng