đánh giá an toàn che chắn trong phòng x quang chẩn đoán bằng chương trình mcnp

Một trong nhiều nguyên nhân của sự việc này là do nhiều phòng X quang được xây dựng theo tiêu chuẩn cũ, không còn thích hợp với các thiết bị chẩn đoán X quang hiện đại dạng kỹ thuật số v

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

LỜI CẢM ƠN

Để có được kết quả như hôm nay, tôi đã được sự quan tâm giúp đỡ của gia đình, thầy cô và bạn bè, tôi xin tỏ lòng biết ơn đến mọi người đã quan tâm giúp đỡ tôi

Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến TS Trương Thị Hồng Loan đã dành nhiều thời gian quý báu của mình để hướng dẫn và đưa ra nhiều gợi ý cho em trong suốt thời gian thực hiện luận văn này Cô đã tận tình giúp đỡ những lúc em bế tắc,

mở ra hướng đi mới cho em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn

Bên cạnh đó, em cũng xin gởi lời cảm ơn đến Thầy Thái Mỹ Phê và bệnh viện Nguyễn Trãi Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho em tham quan và thu thập số liệu

Tôi xin gởi lời cảm ơn đến Cử nhân Nguyễn Thị Trúc Linh đã giúp đỡ tôi trong việc tìm hiểu về chương trình MCNP

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy Cô đã tham gia giảng dạy, các Thầy Cô phòng sau đại học – trường ĐH sư phạm Tp Hồ Chí Minh về những bài giảng nghiêm túc và chất lượng, những kiến thức bổ ích để làm hành trang cho tôi vào nghề

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn và kính trọng sâu sắc nhất đối với sự động viên, hỗ trợ lớn lao của những người thân yêu trong gia đình, các bạn bè của khoa Vật lí trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn mọi người

TP HCM, ngày 22 tháng 8 năm 2013

8

3.2.4.7 7Kết quả suất liều của một số điểm trong và ngoài phòng X quang và có

cùng chiều cao với nguồn phát, cách tường 1 cm.7 57

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

IAEA International Atomic Energy Agency

ICRP International Commission on Radiological Protection

ICRU 1The International Commission on Radiation Units and Measurements MCNP Monte Carlo N-Particle

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

Hình 1.6 Hệ số hấp thụ khối đối với mô mềm 17

Hình 1.7 Sự suy giảm năng lượng bức xạ khi truyền qua các lớp hấp

Hình 1.9 Cấu tạo cathode trong ống phát tia X 21

Hình 1.11 Diện tích bao phủ của vùng tia X và diện tích vùng tiêu điểm

Hình 1.12 Mối quan hệ giữa dòng nung, nguồn cao thế ống phát và

Hình 2.2 Mặt cắt ngang mô hình phòng X quang 45 Hình 3.1 Mặt cắt ngang phòng X quang ở bệnh viện Nguyễn Trãi 51 Hình 3.2 Máy X quang sử dụng ở bệnh viện Nguyễn Trãi 51

Hình 3.3 Mặt cắt ngang ống phát tia X sử dụng ở bệnh viện Nguyễn

Hình 3.8 Phân bố suất liều theo khoảng cách so với tâm phát 57

Hình 3.9 Vị trí các điểm khảo sát trong và ngoài phòng X quang ở độ

Bảng 3.3 Kết quả suất liều so với khoảng cách tâm phát 56

Bảng 3.4 Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp với hành

Bảng 3.9 Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp hàng

Bảng 3.10 Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp bãi đậu

Bảng 3.11 Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp phòng

kỹ thuật viên khi giảm kích thước phòng 73

Bảng 3.12 Kết quả suất liều trong và ngoài phòng mặt tiếp giáp phòng X

quang Toshiba khi giảm kích thước phòng 74-75 Bảng 3.13 Kết quả suất liều tại một số điểm khi không có tường che

MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực y tế nói riêng, máy X quang giữ vai trò quan trong trong chẩn đoán và điều trị Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng trong việc xác định bệnh lý về xương, nhưng cũng có thể giúp ích tìm ra các bệnh về phần mềm Một vài ví dụ như khảo sát ngực, có thể dùng để chẩn đoán bệnh về phổi như là viêm phổi, ung thư phổi hay phù nề phổi, và khảo sát vùng bụng, có thể phát hiện ra tắc ruột, tắc thực quản, tràn khí do thủng ruột, 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 xây 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 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 [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 được xây dựng theo tiêu chuẩn cũ, không còn thích hợp với các thiết bị chẩn đoán X quang hiện đại dạng kỹ thuật số với liều lượng bức

xạ phát ra không cao, các 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 vừa giảm được chi phí đầu tư cơ sở vật chất Với nhu

cầu thiết yếu đó việc tính toán bề dày che chắn sao cho đảm bảo an toàn bức xạ, tiết kiệm chi phí và diện tích cho các phòng 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 xạ xung quanh khu vực khảo sát

Với ý nghĩa trên, luận văn này 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 xạ ion hóa, các giới hạn liều chiếu xạ, các tiêu chuẩn an toàn bức xạ của thế giới, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6561:1999 “An toàn bức xạ ion hóa tại các cơ sở X quang y tế”, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6866:2001 “An toàn bức xạ - Giới hạn liều chiếu đối với nhân viên bức xạ 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 xây 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 toán suất liều tại các vị trí xung quanh ống phát tia X trong và ngoài phòng, từ đó đánh giá an toàn bức xạ xung quanh khu vực khảo sát Đồng thời tính toán suất liều khi giảm kích thước phòng, xem xét ảnh hưởng của tán xạ đến kết quả và thay thế vật liệu để tiết kiệm chi phí xây dựng

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1.1 Tính chất của tia X

Tối ngày 8 tháng 11 năm 1895, sau khi rời phòng thí nghiệm một quãng, sực

nhớ quên chưa ngắt cầu dao điện cao thế dẫn vào ống tia catod, Wilhelm Conrad Roentgen quay lại phòng và nhận thấy một vệt sáng màu xanh lục trên bàn tuy phòng tối om Với đầu óc nhạy bén, đầy kinh nghiệm của một nhà vật lí học, việc này đã lôi cuốn ông và sau 49 ngày liên tục miệt mài nghiên cứu, ông đã tìm ra tính

chất của thứ tia bí mật mà ông tạm đặt tên là tia X và mang lại cho ông giải Nobel

về vật lý đầu tiên vào năm 1901 [14]

Một số đặc tính của tia X:

Tia X hay tia Roentgen, là bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 0,01

nm đến 10 nm, tương ứng với dãy tần số khoảng từ 30 PHz đến 30 EHz (1PHz =

Đối với các mô cứng và kim loại thì nó đi qua khó hơn, kim loại có nguyên tử lượng càng lớn thì tia X càng khó xuyên qua Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng mạnh, khi đó ta nói tia X càng cứng Sự đâm xuyên này càng

dễ dàng khi năng lượng tia càng tăng Đây là đặc trưng quan trọng trong tạo hình X quang

Tính bị hấp thụ: sau khi xuyên qua vật chất thì cường độ chùm tia X bị suy giảm do một phần năng lượng bị hấp thụ Đây là cơ sở của các phương pháp chẩn đoán X quang và liệu pháp X quang Sự hấp thu này tỉ lệ thuận với:

 Thể tích của vật chất bị chiếu xạ: vật càng lớn thì tia X bị hấp thụ càng nhiều

 Bước sóng của chùm tia X: bước sóng càng dài tức là tia X càng mềm thì sẽ

Tính chất hóa học: tính chất hóa học quan trọng nhất của tia X là tác dụng lên muối Bromua bạc trên phim và giấy ảnh làm cho nó biến thành bạc khi chịu tác dụng của các chất khử trong thuốc hiện hình Nhờ tính chất này mà nó cho phép ghi hình X quang của các bộ phận trong cơ thể lên phim và giấy ảnh

Tác dụng sinh học: khi truyền qua cơ thể, tia X có những tác dụng sinh học Tác dụng này được sử dụng trong điều trị đồng thời nó cũng gây nên những biến đổi có hại cho cơ thể

1.1.2 Tương tác của tia X với vật chất

Khi đi qua vật chất, các photon sẽ xuyên qua, tán xạ hoặc bị hấp thụ Có ba loại tương tác chính của tia X với vật chất là tán xạ (gồm có tán xạ Rayleigh và tán

xạ Compton), hấp thụ quang điện và tạo cặp Trong đó tán xạ Rayleigh, tán xạ Compton và hấp thụ quang điện đóng vai trò quan trọng trong X quang chẩn đoán

và y học hạt nhân [3]

1.1.2.1 Tán xạ Rayleigh

Trong tán xạ Rayleigh (hay tán xạ đàn hồi), các photon tới tương tác và kích thích nguyên tử Trong tương tác này, photon tán xạ có cùng năng lượng với photon tới, electron không được phát ra do đó không xảy ra quá trình ion hóa và góc tán xạ tăng khi năng lượng tia X giảm

Tán xạ Rayleigh xảy ra chủ yếu với tia X chẩn đoán năng lượng thấp như trong chụp nhũ ảnh (15keV đến 30keV) Trong chẩn đoán hình ảnh, tia X tán xạ sẽ gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng hình ảnh Tuy nhiên, tương tác này xảy ra với xác suất thấp trong vùng năng lượng chẩn đoán Trong mô mềm, tán xạ 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 xạ Rayleigh

xạ với năng lượng suy giảm

Như tất cả các tương tác khác, năng lượng và động lượng phải được bảo toàn

Vì năng lượng liên kết của các electron rất nhỏ nên có thể bỏ qua, do đó năng lượng của photon tới ER 0 R bằng tổng năng lượng của photon tán xạ ER sc R và năng lượng electron phát ra ER e- R

E =E +E (1.1)

Hình 1.3 Tán xạ Compton Tán xạ Compton dẫn đến sự ion hóa của nguyên tử và sự phân chia năng lượng photon tới giữa photon tán xạ và electron phát ra Electron phát ra sẽ mất động năng của nó qua việc kích thích và ion hóa các nguyên tử trong môi trường vật chất xung quanh Photon tán xạ có thể đi trong môi trường mà không xảy ra tương

tác hoặc có thể tiếp tục trải qua các tương tác như tán xạ Compton, tán xạ Rayleigh

và hiệu ứng quang điện

Năng lượng của photon tán xạ ER sc R có thể được tính từ năng lượng photon tới

ER

0 Rvà góc của photon tán xạ θ:

0 sc

0

E

E =

E 1+ (1-cosθ) 511keV

đó, một thác electron từ lớp vỏ ngoài đến lớp vỏ trong xuất hiện Sự khác biệt trong năng lượng liên kết là giải phóng cả bức xạ tia X đặc trưng và electron Auger

Xác suất phát xạ tia X giảm khi số khối của chất hấp thụ giảm và do đó không thường xuyên xảy ra đối với tương tác photon năng lượng chẩn đoán trong các mô mềm

Xác suất hấp thụ quang điện trên một đơn vị khối lượng xấp xỉ bằng ZP

Hình 1.5 Quá trình tạo cặp

1.1.2.5 Hệ số hấp thụ tuyến tính

Xét một chùm tia X đơn sắc, chuẩn trực có cường độ IR 0 R, khi đi qua một lớp vật chất có bề dày x(cm), sự suy giảm cường độ của chùm tia sau khi đi qua vật chất I tuân theo định luật suy giảm:

x

0 e I

-1

Pđối với vùng năng lượng photon từ 30 đến 100 keV

Ý nghĩa: hệ số hấp thụ tuyến tính mô tả sự dịch chuyển của bức xạ photon qua môi trường khi không chú ý đến các photon tán xạ, nó phụ thuộc vào tính chất của môi trường và năng lượng của lượng tử gamma

1.1.2.6 Hệ số hấp thụ khối

Hệ số hấp thụ tuyến tính tỉ lệ với mật độ ρ của môi trường vật chất Nghĩa là

hệ số hấp thụ tuyến tính đối với cùng một vật liệu khác nhau nếu mật độ môi trường khác nhau Để tránh sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ tuyến tính vào mật độ vật chất, người ta sử dụng hệ số hấp thụ khối µR m R:

2

P

Nếu vật chất chịu tương tác là một hỗn hợp gồm nhiều chất thì hệ số hấp thụ khối toàn phần µ/ρ phải là một tổ hợp của các hệ số hấp thụ khối của các thành phần hỗn hợp đó:

= ω + ω + ω +

Trong đó ω 1,ω2 ,ω3là tỉ lệ phần trăm theo trọng lượng của các chất trong hỗn hợp Hình 1.6 minh họa sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ khối theo năng lượng đối với mô mềm

Hình 1.6 Hệ số hấp thụ khối đối với mô mềm

Ý nghĩa: Hệ số hấp thụ khối là tỉ lệ của hệ số hấp thụ tuyến tính với mật độ vật chất ρ Đây là đại lượng cơ bản hơn hệ số hấp thụ tuyến tính vì có thể áp dụng cho bất kỳ dạng nào của chất hấp thụ: rắn, lỏng, khí

1.1.2.7 Bề dày hấp thụ một nửa

Bề dày hấp thụ một nửa (HVL) là bề dày của vật liệu bất kỳ mà khi bức xạ tới truyền qua cường độ của nó bị giảm đi một nửa Bề dày một nửa của chùm tia là một phép đo gián tiếp năng lượng của chùm photon trong điều kiện hình học của chùm tia hẹp

Giống như các hệ số hấp thụ, nó phụ thuộc vào năng lượng photon Khi năng lượng của chùm photon tới tăng thì bề dày một nửa của vật liệu cũng tăng

Bề dày hấp thụ một nửa tỉ lệ nghịch với hệ số suy giảm:

0,693HVL=

Giá trị bề dày hấp thụ một nửa thường được sử dụng trong chụp X quang vì dễ dàng để nhớ các giá trị và thực hiện các phép tính đơn giản Trong việc tính toán che chắn, có thể thấy rằng khi biết bề dày hấp thụ một nửa (HVL) ta có thể nhanh chóng xác định được bao nhiêu vật liệu là cần thiết để giảm cường độ bức xạ xuống dưới 1% Tuy nhiên,việc tính toán che chắn còn phụ thuộc vào khoảng cách từ ống phát tia X đến vị trí rào cản Còn phương pháp này chỉ chính xác khi biết cường độ bức xạ ngay phía trước và sau rào cản Hình 1.7 minh họa sự suy giảm năng lượng bức xạ khi truyền qua các lớp hấp thụ một nửa

Hình 1.7 Sự suy giảm năng lượng bức xạ khi truyền qua các lớp hấp thụ một nửa

1.1.3 Ứng dụng của tia X trong y học

Từ khi Wilhelm Conrad Roentgen [14] phát hiện ra tia X có thể chẩn đoán cấu trúc xương, tia X được phát triển để sử dụng cho chụp hình y tế Khoa X quang là một lĩnh vực chuyên biệt trong y tế sử dụng ảnh tia X và các kĩ thuật khác để chẩn đoán bệnh bằng hình ảnh nên còn được gọi là khoa chẩn đoán hình ảnh

Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng trong việc xác định bệnh lý về xương, nhưng cũng có thể giúp ích tìm ra các bệnh về phần mềm Một vài ví dụ như khảo sát ngực, có thể dùng để chẩn đoán bệnh về phổi như là viêm phổi, ung thư phổi hay phù nề phổi, và khảo sát vùng bụng, có thể phát hiện ra tắc ruột (tắc thực quản), tràn khí (từ thủng ruột), tràn dịch (trong khoang bụng) Trong vài trường hợp, sử dụng X

quang còn gây tranh cãi, như là sỏi mật (ít khi cản quang) hay sỏi thận (thường thấy nhưng không phải luôn luôn) Hơn nữa, các tư thế chụp X quang truyền thống ít sử dụng trong việc tạo hình các phần mềm như não hay cơ Việc tạo hình cho phần

mềm được thay thế bằng kĩ thuật chụp cắt lớp vi tính CAT (computed axial

Tia X còn được sử dụng trong kỹ thuật soi trực tiếp "thời gian thực", như thăm khám thành mạch máu hay nghiên cứu độ cản quang của các tạng rỗng nội tạng (chất lỏng cản quang trong các quai ruột lớn hay nhỏ) bằng cách sử dụng máy chiếu huỳnh quang Hình ảnh giải phẫu mạch máu cũng như các can thiệp y tế qua hệ thống động mạch đều dựa vào các máy soi X quang để định vị các thương tổn tiềm tàng và có thể chữa trị

Xạ trị tia X, là một can thiệp y tế, hiện nay dùng chuyên biệt cho ung thư, dùng các tia X có năng lượng lớn

1.1.4 Phân loại máy X quang

Căn cứ vào nguyên lý, cấu tạo máy X quang, người ta chia máy thành 3 loại [13]:

- Máy X quang thường quy: Điện áp cấp cho bộ phận cao thế có tần số hoạt động 50/60 Hz

- Máy X quang cao tần: Điện áp cấp cho bộ phận cao thế có tần số hoạt động

1.1.5 Cấu tạo của ống phát tia X

1.1.5.1 Âm cực (Cathode)

Cathode là nguồn cung cấp electron để tạo ra chùm tia X Cathode gồm cuộn dây tóc được bao quanh bởi chén hội tụ Dòng electron phát xạ từ tim đèn sợi đốt trong cuộn dây tóc, được định hướng bởi chén hội tụ và gia tốc đến đúng bia dương cực để sinh ra tia X

Hình 1.8 Cấu tạo ống phát tia X [4]

Cuộn dây tóc (Filament): Phần lớn trong các ống phát tia X, cuộn dây tóc là hệ

hai tim đèn sợi đốt dạng lò xo có chiều dài khác nhau nằm song song trong chén hội

tụ (Hình 1.9) Cuộn dây tóc thường dài 7-15 mm, rộng 1-2 mm, dày 0,1-0,2 mm [8] Vật liệu sợi đốt thường là hợp kim Vonfram và Thorium Vonfram là kim loại chuyên sử dụng làm sợi đốt do nhiệt độ nóng chảy cao 3370P

0

P

C, dòng nung cỡ 7A Nguyên tố Thorium thường được bổ sung vào sợi đốt Vonfram để tăng cường hiệu suất phát xạ electron và tăng tuổi thọ sợi đốt Dòng electron sinh ra được gia tốc bằng nguồn cao thế cỡ 20-80 kVp và được định hướng bởi chén hội tụ

10V-Hình 1.9 Cấu tạo cathode trong ống phát tia X

Chén hội tụ (Focusing cup): Chén hội tụ được làm bằng nikel bọc bên ngoài

sợi đốt có tác dụng nắn chỉnh và thu gọn dòng electron phát xạ

1.1.5.2 Dương cực (Anode)

Dương cực là một bia hứng electron bằng kim loại có cấu trúc cứng và có mật

độ phân tử cao, mang điện thế dương tương ứng với điện thế âm cực Khi chùm electron đập vào anode, hơn 99% năng lượng của chùm electron được chuyển hóa thành nhiệt, chỉ dưới 1% năng lượng của chúng chuyển hóa thành tia X Vì vậy, dương cực phải có khả năng chịu nhiệt cao Tuy nhiên, dương cực cũng bị hao mòn theo thời gian và chỉ có thể chịu được va chạm ở nhiệt độ nhất định nên cần điều chỉnh hợp lý công suất phát tia X để đảm bảo an toàn và tuổi thọ dương cực

Một số vật liệu được sử dụng làm dương cực như Vonfram (W, Z=74), Molybdenum (Mo, Z=42) hoặc Rhodinum (Rh, Z=45) Trong đó, Vonfram thường được sử dụng làm anode vì nhiệt độ nóng chảy cao và nguyên tử khối lớn cho tỉ lệ bức xạ hãm cao Anode Vonfram có thể xử lý nhiệt mà không làm nứt hay rỗ bề mặt Một hợp kim gồm 10% Rhenium và 90% Vonfram cung cấp thêm khả năng chống thương tổn bề mặt Trong X quang chụp nhũ ảnh, cần nhiều bức xạ tia X đặc trưng nên thích hợp hơn với dương cực làm bằng các nguyên tố có khối lượng nguyên tử nhẹ

Anode có hai cấu hình là anode tĩnh và anode quay

- Kiểu đơn giản nhất là anode tĩnh bao gồm tungsten chèn trên một khối đồng Đồng sẽ hỗ trợ và tải nhiệt từ bia tungsten Tuy nhiên, diện tích tiếp xúc bia nhỏ nên giới hạn tốc độ tản nhiệt, do đó hạn chế dòng tối đa của ống và thông lượng tia X Một số đơn vị X quang nha khoa sử dụng ống phát tia X có anode tĩnh

- Trong cấu trúc ống phát tia X hiện đại, dương cực có cấu tạo dạng đĩa tròn

và quay được với tốc độ hàng nghìn vòng mỗi phút khác với vị trí cố định của anode tĩnh Chuyển động của dương cực yêu cầu một động cơ quay dương cực bằng cảm ứng điện từ Mặc dù cấu trúc ống phát sẽ phức tạp hơn nhưng ống phát tia X với dương cực quay vẫn được áp dụng trong hầu hết trong các thiết bị X quang chẩn đoán bởi nhiều ưu điểm: tăng tuổi thọ dương cực, tản nhiệt tốt hơn và hiệu suất bức

xạ tia X tốt hơn

Hình 1.10 Hình dạng của anode xoay Dương cực được thiết kế dạng đĩa vát một góc θ có tác dụng hướng tia X ló ra phía biên của ống phát Đường phân giác của góc vát phải nằm trong vùng tia X ló Tùy vào mục đích sử dụng mà ta thiết kế và lựa chọn góc vát dương cực phù hợp Góc vát càng nhỏ thì độ phân giải không gian càng lớn nhưng lại làm giảm diện tích vùng tiêu điểm hiệu dụng và diện tích bao phủ của vùng tia X phát xạ (hình 1.11) Dương cực với góc vát nhỏ (7-9P

0

P

) thích hợp hơn với các thiết bị thu nhận cỡ nhỏ như máy chụp X quang động mạch, chụp dây thần kinh… Các máy X quang thường quy thông dụng yêu cầu vùng chụp lớn thì thường dùng dương cực có góc vát lớn (12 - 16P

0

P

)

Hình 1.11 Diện tích bao phủ của vùng tia X và diện tích vùng tiêu điểm hiệu dụng

thay đổi theo góc vát

1.1.5.3 Động cơ quay cảm ứng điện từ

Động cơ quay cảm ứng có ba bộ phận chính bao gồm rotor, stator và vòng bi

Tổ hợp rotor, vòng bi và dương cực đặt bên trong lồng thủy tinh, stator đặt bên ngoài Chuyển động quay này được thực hiện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Vòng bi có tác dụng giảm ma sát và đảm bảo ổn định quá trình quay của rotor Tốc

độ quay của rotor thường khoảng 3000 vòng/phút (chậm) đến 10000 vòng/phút (nhanh) Tốc độ nhanh hay chậm tùy thuộc vào tần số nguồn cấp là một pha (50-60 Hz) hay là ba pha (170-180 Hz) Ống phát tia X được thiết kế sao cho ống sẽ không phát tia cho đến khi dương cực đạt tốc độ quay cần thiết, do đó độ lệch 1-2s giữa 2 thời điểm bấm nút và phát tia

Vòng bi trong rotor và chân trung gian rotor-anode là hai bộ phận quan trọng

và dễ gây hỏng hóc cho ống phát nhất Chân trung gian rotor-anode cần đảm bảo ít truyền nhiệt nhất từ dương cực tới vòng bi Do đó, có hai yêu cầu đối với vật liệu chế tạo các chi tiết này: môi trường làm việc là chân không; vật liệu không nhạy nhiệt, không biến dạng theo nhiệt Molybdenum là vật liệu lý tưởng nhất để làm vòng bi và chân trung gian rotor-anode do có độ cứng cao (1500 HB), hệ số giãn nở tuyến tính do nhiệt thấp (4,8E-6/P

0

P

C), truyền nhiệt kém

1.1.5.4 Vỏ ống chân không, dung dịch dầu, khoang chứa và các bộ phận khác

Vỏ ống chân không thường được làm bằng thủy tinh với rotor, anode và cathode nằm trong một môi trường gần như chân không Môi trường chân không có tác dụng làm giảm đi hầu hết các va chạm của không khí với electron được phát xạ

và các linh kiện khác trong không gian ống, đồng thời ngăn cản quá trình oxy hóa của các linh kiện đặc biệt là dây tóc

Khối ống phát được đặt trong khoang chứa kim loại với dung dịch dầu Hộp chứa được tiếp mát với đất để ngăn electron chuyển động trong không gian chứa dầu Dầu vừa có tác dụng cách ly hộp chứa với nguồn cao thế vừa giải nhiệt sinh ra

do quá trình phát tia X Buồng chứa dầu được bổ sung một hệ co giãn đảm bảo áp suất dầu không tăng khi dầu nở vì nhiệt

Một số bộ phận khác được bổ sung trong cấu trúc tổ hợp ống phát nhằm phục

vụ một số nhiệm vụ riêng khác: cảm biến nhiệt được dùng để dừng hoạt động của ống phát khi nhiệt độ dầu và buồng chứa vượt ngưỡng cho phép; lớp chì bọc ngoài khoang chứa nhằm hấp thụ tia ló bất thường bao gồm tia X chệch hướng từ dương cực và tia X sinh ra khi electron thứ cấp va chạm với các linh kiện kim loại khác trong ống phát; cửa ló tia có thêm lớp lọc tia X mềm bằng nhôm độ dày phổ biến cỡ 1mm mặc dù bản thân các vật liệu trên phương của tia ló như thủy tinh, dầu đã có tác dụng tương đương lớp lọc nhôm 0,5-1 mm; hai lối vào độc lập của hai nguồn cao áp cho âm cực và dương cực

1.1.6 Nguyên lý hoạt động ống phát tia X

Tia X được sinh ra từ sự thay đổi quỹ đạo của electron khi nó đang chuyển động có gia tốc đến gần hạt nhân, khi quỹ đạo của electron thay đổi một phần động năng của electron sẽ bị mất đi và chính phần năng lượng này chuyển thành bức xạ điện từ phát ra tia X

Âm cực mang điện thế âm phát ra electron tự do dựa trên nguyên lý phát xạ nhiệt Khi dòng nung qua sợi đốt, electron được phát xạ từ bề mặt sợi đốt Dòng

nung ảnh hưởng đến nhiệt độ và tốc độ phát xạ electron Khi không có hiệu điện thế nào giữa âm cực và dương cực, một đám mây electron tích tụ xung quanh sợi đốt Cấp nguồn cao thế cho cả âm cực và dương cực, âm cực cần một hiệu điện thế

đủ lớn (khoảng 10 kV) để gia tốc đám mây electron và dương cực cần một hiệu điện thế tương tự để hút các electron Chùm electron chuyển động từ âm cực về dương cực tạo ra một dòng điện dịch, gọi là dòng của ống [4]

Đám mây electron thường chỉ tồn tại khi điện thế nguồn thấp hơn 40 kV, khi

đó chỉ có một phần nhỏ lượng electron trên ngay lập tức được gia tốc đến dương cực Lượng electron đến dương cực tùy thuộc vào một giới hạn điện tích không gian nhất định Điều đó có nghĩa là dòng của ống đã đạt đến tới hạn, sẽ không tăng khi ta tiếp tục tăng dòng nung Với nguồn cao thế cho ống phát lớn hơn 40 kV gần như toàn bộ electron sẽ được gia tốc đến dương cực và không còn tồn tại giới hạn điện tích không gian và dòng ống tiếp tục tăng khi tăng nguồn cao thế Như thế, với cùng một nguồn cao thế xác định (lớn hơn 40 kV), dòng ống biến thiên phụ thuộc vào dòng nung theo một hàm xác định Mối liên hệ giữa dòng nung, nguồn cao thế ống phát và dòng của ống được minh họa bởi đồ thị dưới đây:

Hình 1.12 Mối quan hệ giữa dòng nung, nguồn cao thế ống phát và dòng của ống Ngoài ra, dòng electron phát xạ cần được định hình và định hướng chính xác đến dương cực Khi đó, chén hội tụ với có hiệu điện thế khoảng 100V được bọc bên

ngoài sợi đốt có tác dụng nắn chỉnh, thu gọn dòng electron khi phát xạ, xác định mức độ tập trung và kích thước của vùng tiêu điểm Mỗi âm cực thường có hai sợi đốt có kích thước và dòng khác nhau để lựa chọn vùng tiêu điểm lớn hoặc nhỏ Bề rộng của rãnh chén hội tụ sẽ xác định bề rộng của tiêu điểm và chiều dài của dây tóc

sẽ xác định chiều dài của tiêu điểm

1.1.7 Các thông số kỹ thuật

1.1.7.1 Kilovolt (kVp)

Thông số kilovolt là điện áp cao thế giữa anode và cathode, đặc trưng cho khả năng xuyên thấu của tia X (hay còn gọi là độ cứng của tia X) Điện áp càng cao thì khả năng xuyên thấu càng lớn, tia X dễ dàng đi qua vật thể dày, tia X sinh ra được gọi là tia X cứng Ngược lại, điện áp thấp, tia X sinh ra là tia X mềm chỉ có thể đi qua các vật thể có độ dày mỏng Ứng dụng tính chất này, khi chụp những bộ phận trong cơ thể có chiều dày khác nhau cần thay đổi kVp Giá trị kVp được thay đổi tùy theo yêu cầu sử dụng [13]

1.1.7.2 Milliamperes (mA)

Milliamperes là dòng điện qua anode và cathode, đặc trưng cho lượng tia phát

ra, milliamperes càng cao thì lượng tia phát ra càng nhiều và ngược lại

1.1.7.3 Seconds (s)

Seconds là thời gian phát tia, thời gian càng dài thì lượng tia X đến vật thể càng nhiều và ngược lại

1.1.7.4 Milliamperes seconds (mAs)

Milliamperes seconds đặc trưng cho mật độ tia tại vị trí vật thể Tác dụng của tia X lên vật thể là không đổi khi tích số cường độ dòng điện và thời gian qua bóng

là một hằng số

mAs = mA x s

1.2 Tổng quan về chương trình MCNP

1.2.1 Lịch sử của chương trình MCNP

Phương pháp Monte Carlo đã được áp dụng rộng rãi trong việc mô phỏng các cấu trúc phức tạp nhằm giải các bài toán tương tác trong vật lý hạt nhân Hiện nay

đã có một số chương trình máy tính dựa trên cơ sở phương pháp Monte Carlo dùng

để mô phỏng quá trình hạt và bức xạ truyền qua môi trường vật chất và đang được

sử dụng phổ biến là MCNP, CYLTRAN, DETEFF, GEANT, GESPECOR

MCNP là phần mềm vận chuyển bức xạ đa năng dựa trên phương pháp Monte-Carlo đã được xây dựng ở phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, Mỹ Đây

là một công cụ tính toán rất mạnh, có thể mô phỏng số vận chuyển neutron, photon

và electron, giải các bài toán vận chuyển bức xạ 3 chiều phụ thuộc thời gian năng lượng liên tục trong các lĩnh vực từ thiết kế lò phản ứng đến bảo vệ bức xạ và vật lý học trong miền năng lượng neutron từ 10P

kể từ khi phát ra từ nguồn đến hết thời gian sống của nó

Chương trình MCNP4C2 trải qua nhiều giai đoạn phát triển trong hơn 50 năm qua và hiện nay đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học hạt nhân như tính toán che chắn, đánh giá an toàn, thiết kế detector, thăm dò dầu khí, y học hạt nhân Trải qua mỗi giai đoạn chương trình được bổ sung và hoàn thiện hơn Cụ thể:

Năm 1947, chương trình đầu tiên ra đời được mô tả trong bức thư của John von Neumann gửi Richmyer Chương trình gồm 19 bước và các đoạn chương trình viết bằng ngôn ngữ máy (ngôn ngữ nhị phân tự nhiên biểu hiện bằng các số 0, 1) và mỗi đoạn chương trình chỉ giải quyết một bài toán cụ thể [10]

Năm 1963, chương trình MCS có nhiều ứng dụng được tích hợp và có thể giải quyết bài toán ở mức độ vừa phải

Năm 1965, chương trình MCN giải quyết được bài toán tương tác của neutron với vật chất trong không gian ba chiều, dữ liệu vật lý được lưu trữ riêng và thư viện

số liệu phong phú hơn

Năm 1973, chương trình MCN kết hợp với chương trình MCG (chương trình Monte Carlo gamma xử lý các photon năng lượng cao) để tạo ra MCNG – chương trình ghép cặp neutron-gamma

Năm 1977, chương trình MCNG kết hợp với chương trình MCP (chương trình Monte-Carlo photon với xử lý vật lý chi tiết đến năng lượng 1keV) để tạo thành chương trình MCNP viết tắt của “Monte Carlo Neutron Photon” và hiện nay là

“Monte Carlo N-Particle” Ở đây hạt N có thể là neutron, photon hoặc electron

Kể từ đó cứ mỗi hai hoặc ba năm một phiên bản mới được phát hành, tận dụng những ưu thế về cấu trúc máy tính ngày càng cao, những cải thiện về phương pháp Monte Carlo và các mô hình vật lý chính xác hơn

MCNP3 được viết lại hoàn toàn và công bố năm 1983 là phiên bản đầu tiên được phân phối quốc tế Các phiên bản tiếp theo MCNP3A và 3B lần lượt được ra đời tại phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos trong suốt thập niên 1980

MCNP4 được công bố năm 1990 cho phép việc mô phỏng được thực hiện trên các cấu trúc của máy tính song song MCNP4 cũng đã bổ sung vận chuyển electron MCNP4A được công bố năm 1993 với các điểm nổi bật là phân tích thống kê được nâng cao, nhiều tải đặt bộ xử lý được phân phối để chạy song song trên cụm

MCNP4C2 có bổ sung thêm các đặc trưng mới như hiệu ứng quang hạt nhân

và các cải tiến của sổ trọng số được công bố năm 2001

MCNP5 được công bố năm 2003 cùng với việc cập nhật các quá trình tương tác mới chẳng hạn như các hiện tượng va chạm quang hạt nhân, hiệu ứng giãn nở Doppler

Ngoài ra còn có thêm phiên bản MCNPX với các mức năng lượng và chủng loại hạt được mở rộng

Hiện nay có khoảng 250 người sử dụng tích cực MCNP ở Los Alamos Trên thế giới, có khoảng 3000 người sử dụng tích cực ở khoảng 200 thiết bị Trong vài năm gần đây, các tính toán bằng phần mềm mô phỏng MCNP được triển khai ở trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt, Trung tâm Nghiên cứu & Triển khai Công nghệ Bức xạ Thành phố Hồ Chí Minh, Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân Hà Nội, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam chủ yếu là trong các tính toán tới hạn lò phản ứng và các phân bố liều bức xạ

1.2.2 Cấu trúc của chương trình MCNP

MCNP được viết trên nền tảng ngôn ngữ lập trình ANSI-Standard Fortran 90 Các thủ tục chính trong MCNP gồm có [5]:

IMCN khởi động

- Đọc input file (INP) và lấy kích thước

- Khởi tạo kích thước của các biến

- Đọc lại input file lần nữa để lấy các thông số

- Khởi động thủ tục cho nguồn phát (source)

- Khởi động thủ tục cho tally

- Khởi động thủ tục cho vật liệu (material) và các file dữ liệu

- Tính thể tích và diện tích của cell

PLOT đồ họa hình học

XACT tính toán tiết diện

- Đọc các thư viện

- Loại bỏ các dữ liệu neutron nằm ngoài khoảng năng lượng khảo sát trong bài toán

- Đưa vào giãn nở Doppler và tính toán tiết diện toàn phần tương ứng trong

trường hợp nhiệt độ trong bài toán cao hơn nhiệt độ của số liệu trong thư viện

- Truy xuất các thư viện multigroup

- Truy xuất các thư viện electron, tính toán các quãng chạy, tán xạ, phân bố góc

MCRUN chạy chương trình

- Phát hạt từ nguồn

- Tìm khoảng cách đến biên để vào cell kế tiếp

- Tìm tiết diện toàn phần của neutron, tán xạ neutron có khả năng tạo photon

- Tìm tiết diện toàn phần của photon, tán xạ photon có khả năng tạo electron

- Sử dụng xấp xỉ bremsstrahlung (TTB) trong trường hợp không khảo sát electron

- Tính vết của hạt

- Sử dụng các tán xạ multigroup nếu được chọn

- Tính toán các tally detector hoặc DXTRAN

- Tính toán các tally mặt, cell hoặc độ cao xung

Phần quan trọng để có một chương trình MCNP chính là input file có chứa các thông tin cần thiết của bài toán như các thông số như cấu hình hệ đo, thời gian gieo hạt, số hạt cần gieo, các thông số chính xác của nguồn được khai báo Qua các thông số nhận được MCNP sử dụng thư viện số liệu hạt nhân và các quá trình tính toán, gieo số ngẫu nhiên tuân theo quy luật phân bố, ghi lại sự kiện lịch sử phát ra

từ nguồn cho đến hết thời gian sống của nó

Cấu trúc của một input file cho MCNP như sau:

Tiêu đề (Title card): nếu cần

Định nghĩa các ô mạng (Cell cards)

bù (dấu “#”) Một cell có thể được lấp đầy bằng vật chất hay chân không

Cell được định nghĩa trên cell cards theo cấu trúc sau:

j m d geom params

Trong đó:

j: chỉ số cell

m: chỉ số vật chất trong cell, m=0 là cell trống

d: mật độ vật chất tạo nên cell (để trống nếu là cell trống, d mang giá trị dương nếu lấy giá trị mật độ nguyên tử [nguyên tử/cmP

geom: phần mô tả hình học của cell

1.2.2.2 Surface cards

MCNP xử lý các hình học trong tọa độ Descartes Mỗi mặt chia không gian thành 2 vùng với các giá trị dương và âm tương ứng Trong MCNP, vùng không gian được xác định bởi chỉ số dấu của mặt Dấu “-” chỉ vùng không gian bên chiều

âm của mặt, dấu “+” chỉ vùng không gian bên chiều dương của mặt

Cú pháp của một mặt như sau:

trọng lượng của vật liệu

Nếu phía trước là dấu “-” thì đó là tỷ lệ trọng lượng, nếu phía trước là dấu “+” thì đó là tỷ lệ nguyên tử

 Mô tả nguồn:

Cú pháp: sdef các biến nguồn

Các biến nguồn bao gồm:

POS=x y z: vị trí nguồn

EGR: năng lượng nguồn

CEL: cell của nguồn

PAR = n: loại hạt, n=1: neutron, n=2: photon, n=3: electron

 Tally cards: tally cards được sử dụng để tính toán các giá trị người sử dụng muốn thu được từ phương pháp Monte Carlo

MCNP cung cấp 7 loại Tally tính toán cho neutron, 6 loại Tally tính toán cho photon và 4 loại Tally tính toán cho electron Bảng 1.1 trình bày các loại Tally dùng trong MCNP

Bảng 1.1 Các Tally dùng để tính toán

F1:N hoặc F1:P hoặc F1:E Dòng phân tích trên bề mặt Hạt F2:N hoặc F2:P hoặc F2:E Thông lượng mặt trung bình Hạt/cmP

F6:N hoặc F6:N,P hoặc F6:P Năng lượng trung bình để lại trong cell MeV/g

F7:N Năng lượng mất mát trong phân hạch MeV/g F8:P hoặc F8:E hoặc F8:P,E Phân bố tạo xung trong đầu dò Xung

1.2.3 Độ chính xác của kết quả và các nhân tố ảnh hưởng

Độ chính xác của các kết quả trong MCNP có thể được đánh giá trên hai khía

cạnh: độ chính xác về mặt thống kê (precision) và độ chính xác về mặt hệ thống (accuracy)

Độ chính xác về mặt thống kê được đặc trưng bởi sai số tương đối (relative

trong việc ghi nhận kết quả của từng hạt

Ngược lại, độ chính xác của hệ thống được đặc trưng bởi sai số hệ thống

(estimated value) so với giá trị thực sự (true value) của nó Đây là một đại lượng rất

quan trọng, nhưng hầu như khó có thể xác định được đại lượng này trong thực tế Một số nhân tố ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả về mặt thống kê lẫn

hệ thống:

Về mặt thống kê:

- Phương thức tính toán: đối với những bài toán có nguồn phân bố trong một không gian rộng lớn hoặc tally ghi nhận trong một không gian nhỏ, việc mô phỏng kết hợp sẽ cho kết quả thống kê tốt hơn là mô phỏng một cách bình thường

- Loại tally: việc lựa chọn loại tally có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của kết quả

- Kĩ thuật giảm phương sai

- Số lịch sử hạt

Về mặt hệ thống:

- Mô hình vật lý, tương tác, thư viện tiết diện

- Mô tả hình học (mô tả không chính xác cấu hình, vật liệu, phân bố góc của nguồn, )

- Lỗi của người dùng (sử dụng sai các option, sử dụng chương trình không đúng )

Chương 2 AN TOÀN CHE CHẮN TRONG PHÒNG X-QUANG

CHẨN ĐOÁN Y TẾ

Máy X quang trong y tế là loại thiết bị không thể thiếu được trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh, nó được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên khắp cả nước, bất

cứ bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương Thiết bị này có thể giúp cho bác sĩ chẩn đoán bệnh một cách dễ dàng, chính xác và nhanh chóng

Máy X quang trong chẩn đoán y khoa là loại thiết bị bức xạ mang tính nguy hiểm, tuy thấp hơn so với nguồn phóng xạ, nhưng mức độ ảnh hưởng cũng không phải nhỏ đối với cộng đồng

Cán bộ y tế thường xuyên tiếp xúc với môi trường bức xạ ion hóa có thể bị hấp thụ một lượng liều bức xạ lớn Bức xạ rất nguy hiểm vì nó không màu, không mùi và chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường được, những biểu hiện cụ thể

từ việc ảnh hưởng bức xạ như: vô sinh, suy giảm bạch cầu, sùi tay, ung thư hoặc nhẹ thì mẫn cảm dị ứng, Đồng thời, hiểm họa X quang còn tác động lên cộng đồng dân cư rất lớn do chính nhu cầu khám và chữa bệnh của người dân

Hiện nay, không chỉ ở các tỉnh mà ngay cả thành phố lớn như Hồ Chí Minh vẫn còn sử dụng nhiều máy X quang có kỹ thuật rất lạc hậu Chưa kể nhiều thiết bị

cũ đến mức hồ sơ kỹ thuật đã mất và nhân viên bức xạ không dùng găng tay, màn chắn chì, tạp dề chì, đeo liều kế cá nhân, kính bảo vệ mắt, không được thông báo định kỳ liều chiếu đến từng người,…Ngoài ra, các hiểm họa khác vẫn luôn tồn tại như thiếu tín hiệu cảnh báo hoặc hệ thống cửa ra vào không đảm bảo an toàn Nhiều phòng X quang, chủ yếu ở khu vực tư nhân có diện tích nhỏ hơn quy định (dưới 12

mP

2

P

) do điều kiện thực tế không cho phép

Máy X quang trong chẩn đoán y khoa là loại thiết bị bức xạ mang tính nguy hiểm thấp so với nguồn phóng xạ vì mức độ ảnh hưởng chỉ mang tính cục bộ, nhất thời, dễ dàng quản lý và khắc phục nếu xảy ra sự cố về thiết bị Nhưng như vậy không có nghĩa là liều suất bức xạ từ các phòng X quang là không nguy hiểm, vì

các cơ sở y tế cũng là những nơi tập trung đông người, đặc biệt là đối tượng sức khỏe suy giảm Do việc khám chữa bệnh ở các cơ sở y tế hiện nay không thể thiếu máy X quang nên bắt buộc các phòng X quang phải đảm bảo an toàn che chắn cho nhân viên, bệnh nhân và cộng đồng theo tiêu chuẩn của Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường

2.2.1 Tổn thương ở mức phân tử

Khi bị chiếu xạ, năng lượng của chùm bức xạ làm phá vỡ các mối liên kết hóa học hoặc phân li các phân tử sinh học Tuy nhiên, các bức xạ ion hóa thường khó làm đứt hết các mối liên kết hóa học mà thường chỉ làm mất thuộc tính sinh học của các phân tử sinh học

2.2.2 Tổn thương ở mức tế bào

Sự thay đổi đặc tính của tế bào có thể xảy ra trong nhân và nguyên sinh chất của chúng sau khi bị chiếu xạ Trong nhiều trường hợp người ta thấy thể tích tế bào tăng lên do có sự hình thành các khoảng trống trong nhân và trong chất nguyên sinh sau khi bị chiếu xạ Nếu bị chiếu xạ liều cao tế bào có thể bị phá hủy hoàn toàn Các tổn thương phóng xạ lên tế bào có thể khiến [1]:

- Tế bào chết do bị tổn thương nặng ở nhân và chất nguyên sinh

- Tế bào không chết nhưng không thể phân chia được

- Tế bào không phân chia được nhưng nhiễm sắc thể tăng lên gấp đôi và trở thành tế bào khổng lồ

- Tế bào vẫn có thể phân chia nhưng có rối loạn trong cơ chế di truyền

2.2.3 Tổn thương ở mức cơ thể

Tổn thương gây ra bởi bức xạ là hệ quả của các tổn thương ở nhiều mức độ liên tục diễn ra trong cơ thể sống từ tổn thương phân tử, tế bào, mô đến tổn thương các cơ quan và các hệ thống của cơ thể Hậu quả của những tổn thương này làm

phát sinh những triệu chứng lâm sàng, có thể dẫn đến tử vong Diễn tiến của tổn thương bức xạ luôn đi cùng với quá trình phục hồi tổn thương Sự phục hồi này cũng diễn ra ở mức độ từ phân tử, tế bào, mô đến hồi phục các cơ quan và hệ thống trong cơ thể

Có nhiều loại vật liệu được sử dụng để che chắn cho phòng X quang nhưng được sử dụng chủ yếu có thể kể đến như chì, bê tông, thạch cao, barit… Việc che chắn hợp lý giúp tiết kiệm nguyên liệu dùng để xây dựng phòng X quang mà vẫn đảm bảo hạn chế được bức xạ nghề nghiệp tới mức tối thiểu cho các nhân viên y tế, đảm bảo an toàn cho bệnh nhân ở khu vực chờ và những người có liên quan đến việc chụp, chiếu làm việc bên ngoài phòng X quang

Che chắn hợp lý giúp tiết kiệm không gian, diện tích xây dựng, bên cạnh phòng X quang có thể xây dựng các phòng khám chữa bệnh khác mà không phải giữ một khoảng cách nhất định, do bức xạ thoát ra từ máy X quang được giữ lại bên trong và không thoát ra được bên ngoài để gây hại cho con người và môi trường Ngoài ra, che chắn hợp lý đảm bảo an toàn cho khu dân cư xung quanh cơ sở chụp X quang, giúp người dân yên tâm đến những cơ sở này để chữa bệnh [9].

2.3.1 Đối với nhân viên bức xạ

Nhân viên bức xạ hay các kỹ thuật viên X quang là những người tham gia trực tiếp vào điều chỉnh, vận hành thiết bị và xử lý kết quả sau khi chụp X quang Trong quá trình chụp, các nhân viên sẽ ở phòng kỹ thuật sát bên phòng chụp, khu vực này thông với phòng chụp bằng một cửa thép có lót chì Nhân viên có thể quan sát phòng chụp qua một lớp kính chì trong suốt Nhân viên sẽ đứng tại phòng chụp này

để bấm nút chụp X quang, thời gian phát tia là rất ngắn (khoảng vài chục miligiây), đây là khoảng thời gian mà tia X được phát tán khắp nơi trong phòng

Nhờ có lớp che chắn mà các nhân viên X quang được đảm bảo làm việc trong điều kiện an toàn Tránh đến mức tối đa các tia bức xạ có hại phát ra từ máy X