PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LIỀU CHIẾU TRONG đối với 131i CHO NHÂN VIÊN bức xạ VIỆT NAM BẰNG kỹ THUẬT lấy mẫu KHÔNG KHÍ

II-P-1.22 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LIỀU CHIẾU TRONG ĐỐI VỚI 131I CHO NHÂN VIÊN BỨC XẠ VIỆT NAM BẰNG KỸ THUẬT LẤY MẪU KHÔNG KHÍ Trần Xuân Hồi 1 , Nguyễn Văn Hùng 2 , Huỳnh Trúc Phương 3 1Trườn

II-P-1.22

PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LIỀU CHIẾU TRONG ĐỐI VỚI 131I CHO NHÂN VIÊN BỨC XẠ

VIỆT NAM BẰNG KỸ THUẬT LẤY MẪU KHÔNG KHÍ Trần Xuân Hồi 1 , Nguyễn Văn Hùng 2 , Huỳnh Trúc Phương 3

1Trường Đại học Phú Yên

2Viện Nghiên cứu hạt nhân

3Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM

1 Email: tranxuanhoi@pyu.edu.vn

TÓM TẮT

Phương pháp định liều chiếu trong cho nhân viên bức xạ là người Việt Nam đối với 131 I bằng kỹ thuật lấy mẫu không khí nơi làm việc được đưa ra Hệ số liều hít thở đối với 131 I của người Việt Nam được tính bằng chương trình LUDEP và sử dụng để đánh giá liều chiếu trong cho nhóm nhân viên bức xạ tham gia sản xuất đồng vị 131 I tại Viện Nghiên cứu hạt nhân Hơn nữa, số liệu đã công bố về liều chiếu trong đối với 131 I tính được từ việc phân tích mẫu nước tiểu cùng thời điểm của nhóm nhân viên bức xạ trên được đưa ra để so sánh Kết quả ban đầu cho thấy việc sử dụng phương pháp này

để định liều chiếu trong có những ưu điểm nhất định, đem lại kết quả tương đối tốt và có thể áp dụng

để định liều thường quy cho nhân viên bức xạ

Từ khóa: Liều chiếu trong, iốt phóng xạ, lấy mẫu không khí

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Các nguồn phóng xạ hở hiện nay được sản xuất và sử dụng ngày càng phổ biến trong các cơ sở nghiên cứu, trong ngành công nghiệp hạt nhân và đặc biệt là tại các khoa y học hạt nhân Trong đó, iốt-131 là một trong những đồng vị phóng xạ được sử dụng nhiều trong chẩn đoán và điều trị các bệnh về tuyến giáp [1-3] Khi tiến hành điều trị bệnh nhân về tuyến giáp cũng như khi chưng cất 131I tại các cơ sở sản xuất thì một lượng đáng kể

131I phát tán ra môi trường không khí xung quanh và gây ra nguy cơ nhiễm xạ trong rất cao Hầu hết các nhân viên bức xạ (NVBX) bị nhiễm xạ trong đối với 131I được kiểm soát ở mức an toàn nhưng cũng có không ít trường hợp mắc phải liều chiếu trong (LCT) cần phải được theo dõi và kiểm soát cá nhân [3-5]

Có một số phương pháp thường được sử dụng để định LCT đối với 131I như phép đo tuyến giáp, phép đo toàn thân, phân tích nước tiểu hoặc đo nồng độ phóng xạ không khí trong môi trường làm việc [1, 2, 6] Đối với các khí và hơi phóng xạ mà chúng phân tán một cách dễ dàng trong môi trường không khí làm việc thì việc lấy mẫu khí từ các máy xách tay có thể cung cấp đại diện tốt cho lượng khí hít thở của nhân viên, đặc biệt là trong phòng nhỏ, và sẽ cho kết quả đánh giá LCT là đáng tin cậy [1, 7]

Mục đích của bài báo là nghiên cứu phương pháp định LCT cho NVBX đối với 131I bằng kỹ thuật phân tích mẫu không khí nơi làm việc Trong đó hệ số liều do hít phải 131I đối với người Việt Nam được tính toán và số liệu đo thực nghiệm về nồng độ 131I trong không khí trước đây được sử dụng để định LCT Kết quả này được so sánh với kết quả đã công bố từ phép định liều bằng kỹ thuật phân tích nước tiểu cùng thời điểm

THỰC NGHIỆM Lấy mẫu

Nồng độ phóng xạ trong không khí nơi làm việc nói chung có giá trị khác nhau đáng kể và nó phụ thuộc vào thời điểm và tọa độ của vị trí lấy mẫu [7, 8] Do đó, để đánh giá định lượng bằng thực nhiệm lượng phóng xạ thâm nhập vào hệ hô hấp, vị trí lấy mẫu càng gần vùng hít thở của NVBX càng tốt Máy lấy mẫu khí cá nhân hoặc loại máy xách tay là hai thiết bị đáp ứng được điều này

và thường dùng để lấy mẫu khí với mục đích đánh giá LCT [1, 2, 9] Để bắt giữ iốt ở các trạng thái và hợp chất khác nhau với hiệu suất cao, loại phin lọc chuyên dụng than hoạt tính có tẩm chất TEDA được sử dụng (còn gọi là cartridge) Máy lấy mẫu khí xách tay được đặt tại vị trí sao cho giá đỡ phin lọc nằm ngang ở độ cao 1,5m tính từ mặt đất (hình 1) và đặt ở khu vực thường có mặt các NVBX [6]

Hình 14 Bố trí lấy mẫu khí trong phòng

Số lượng mẫu được lấy tùy thuộc vào nồng độ phóng xạ trong phòng thay đổi nhiều hay ít và tùy vào mục đích của từng trường hợp cụ thể Để giảm thiểu sự ảnh hưởng của quá trình thăng giáng nồng độ phóng xạ trong vùng hít thở đến việc đánh giá lượng thâm nhập thì quá trình hút mẫu khí có thể dùng một phin lọc để hút khí liên tục trong thời gian làm việc của NVBX

Đo nồng độ phóng xạ

Hình 15 Phổ gamma của một cartridge đã lấy mẫu

Các phin lọc sau khi đã lấy mẫu xong được đo đếm trên hệ phổ kế gamma sử dụng detector HPGe Hình 2

là phổ gamma của một cartridge đã lấy mẫu năm 2013 Nếu thời gian lấy mẫu tương đối ngắn (không quá 4 giờ) thì phần lớn 131I được bắt giữ ở lớp đầu của cartridge Nếu thời gian lấy mẫu kéo dài trong một ngày thì 131I sẽ phân bố sâu bên trong cartridge với mật độ giảm dần Chuẩn hiệu suất cho hệ phổ kế đối với hình học của phin lọc có thể sử dụng chuẩn dung dịch Amersham Nồng độ phóng xạ của 131I trong không khí được tính thông qua công thức (1)

STD C

s A A

STD T r





trong đó, s là tốc độ đếm mẫu tại đỉnh 364 keV (số đếm/phút); STD là tốc độ đếm mẫu chuẩn tại đỉnh 364 keV (số đếm/phút); ASTD là hoạt độ mẫu chuẩn (Bq); T là thời gian lấy mẫu (phút); r là lưu tốc không khí qua phin lọc

(m3/phút) và AC là nồng độ phóng xạ của không khí tại vị trí lấy mẫu ở thời điểm đo đếm (Bq/m3)

Tính lượng thâm nhập và LCT hàng năm

Lượng thâm nhập của nhân phóng xạ vào cơ thể theo đường hô hấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau

Để đánh giá chính xác lượng thâm nhập này, ta có thể xác định theo công thức (2) [8] Trong đó, I là lượng phóng xạ bị hít vào trong khoảng thời gian từ T1 đến T2 (Bq); QB(a(t)) là tốc độ hít thở (m3/h); Camb(x, y, t) là

nồng độ phóng xạ của không khí tại vị trí (x, y) ở thời điểm t (Bq/m3);  (t) là hệ số hiệu chỉnh theo vị trí hít thở

2

1

( )

( ) ( , , )

T

T

Theo công thức (2), để xác định chính xác lượng thâm nhập thì phải xác định được hàm nồng độ phóng xạ của không khí theo tọa độ và thời gian Nếu nồng độ phóng xạ hàng ngày có độ thăng giáng nhiều thì việc tính lượng thâm nhập theo công thức (2) là khá phức tạp Do đó, trong đánh giá liều thường quy thì lượng thâm nhập vào cơ thể hàng năm của nhân phóng xạ được lấy tổng đại số của lượng thâm nhập theo các ngày riêng lẻ trong năm đó Mẫu khí lấy hàng ngày có thể gồm nhiều mẫu được lấy ở các thời điểm khác nhau trong ngày hoặc các mẫu được hút liên tục trong ngày làm việc tại vị trí thích hợp và được thực hiện trong 1 năm

Trong bài này, vì chưa khảo sát sự thay đổi nồng độ phóng xạ của không khí theo tọa độ và thời gian trong

ngày nên lượng thâm nhập vào cơ thể của nhân phóng xạ theo đường hít thở trong một ngày (Id) được tính theo

công thức 3 Trong đó Id bằng nồng độ phóng xạ trung bình trong ngày đó (Cd) nhân với tốc độ hít thở ở chế độ

làm việc nhẹ (Qb) và nhân với thời gian bị chiếu xạ trong ngày (T) Lượng thâm nhập hàng năm là tổng lượng thâm nhập của nhân đó trong các ngày (n) bị chiếu xạ trong năm theo công thức (3)

n n

d b d

d d

Liều hiệu dụng tích lũy E do hít thở đối với nhân j tính cho nhóm đối tượng g bằng lượng thâm nhập I theo

đường hô hấp trong khoảng thời gian quan tâm nhân với hệ số liều hít thở e(g)j,inh (liều hiệu dụng tích lũy trên một đơn vị hoạt độ thâm nhập) theo công thức 4 [2]

, ( )j inh

Tính hệ số liều bằng LUDEP

Hình 16 LUDEP có thể tính được hệ số liều hít thở

Hệ số liều hít thở đối với 131I áp dụng cho NVBX áp dụng cho người chuẩn châu Âu ứng với 5m AMAD (đường kính khí động học trung bình phóng xạ) là 1,1.10-8 Sv/Bq [9, 10] Các thông số vật lý và sinh học của người châu Á khác với người chuẩn châu Âu đáng kể Do đó, mỗi quốc gia thậm chí là mỗi vùng miền nên áp dụng các thông số đặc trưng cho người bản địa trong an toàn bức xạ Các thông số vật lý đối với người Việt Nam

là người lớn, nam giới (bảng 1) được đưa vào chương trình LUDEP 2.0 để tính hệ số liều hít thở đối với nhân

131I Ngoài ra, các thông số mặc định được sử dụng của chương trình gồm AMAD = 5m; g = 2,5 [12]; mô hình phổi theo ICRP-66; mô hình sinh động học ICRP-30

Bảng 1 Một số thông số phổi đối với người lớn nam giới

a Người chuẩn châu Âu; b Người Việt Nam; c Lấy theo người chuẩn châu Âu ở độ tuổi có chiều cao và cân nặng xấp xỉ người lớn, nam giới Việt Nam

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Kết quả tính hệ số liều hít thở cho 131I của người Việt Nam bằng LUDEP 2.0 được nêu ở bảng 2, trong đó các thông số của người Việt Nam đưa vào chương trình được lấy từ bảng 1 Từ bảng 2 ta thấy rằng liều nhận được ở các cơ quan chủ yếu tập trung ở tuyến giáp Một số cơ quan khác cũng nhận được liều lớn đó là phổi, thực quản và dạ dày Liều hiệu dụng toàn thân ứng với thâm nhập 1 Bq 131I (hệ số liều toàn thân) là 1,569.10-8 Sv trong khi hệ số này được cho bởi IAEA [10, 11] là lớn hơn khoảng 1,4 lần Như vậy, nếu sử dụng hệ số liều tính

từ chương trình LUDEP 2.0 thì các NVBX là người Việt Nam sẽ nhận được liều lớn hơn trường hợp sử dụng hệ

số liều từ IAEA và ICRP

Bảng 2 Hệ số liều hít thở 131I cho người Việt Nam được tính bằng LUDEP 2.0

Cơ quan sinh dục 3,456.10-11 0,200 6,913.10-12

Tuyến giáp 2,069.10-7 0,050 1,035.10-8

Bàng quan 3,314.10-11 0,050 1,657.10-12

Các cơ quan còn lại 7,971.10-11 0,025 1,993.10-12

Chuẩn hiệu suất đo cho hệ phổ kế gamma đối với hình học của phin lọc sử dụng chuẩn dung dịch Amersham (No EW 180, Amersham Buchler GmbH & CoKG, Đức), phin lọc được đặt tại đường tâm và sát bề mặt detector của hệ phổ kế gamma phông thấp Canberra Model 747E, Ser No 06972309, USA Detector HPGe

có thể tích 153 cm3, cao thế 3000 V, hiệu suất đếm tương đối 33,4%, FWHM (1332,5 keV) = 1,73 keV; tốc độ đếm phông trung bình (dải năng lượng từ 0,1 – 2 MeV) là (1,74  0,02) cps

Nồng độ 131I của không khí trong phòng sản xuất đồng vị phóng xạ 131I tại Viện Nghiên cứu hạt nhân được cho ở bảng 3 Trong đó, số liệu của các năm 1998, 1999 và 2000 được lấy từ tài liệu [5] Số liệu của năm 2013 được tác giả cùng nhóm nghiên cứu đo được nhưng chỉ mới dừng lại ở mức độ khảo sát để đánh giá nhanh môi trường làm việc của NVBX và ước lượng LCT mà nhóm NVBX này mắc phải

Bảng 3 Nồng độ 131I trung bình trong phòng sản xuất đồng vị (Bq/m3)

“-” các tháng này không sản xuất đồng vị phóng xạ hoặc không đo mẫu được vì không có nitơ lỏng

Các năm 1998, 1999 và 2000 được chọn để lấy số liệu là vì những năm này các NVBX được theo dõi và định LCT bằng hai phương pháp phân tích nước tiểu và đo toàn thân và được công bố vào năm 2003 trong luận

án tiến sĩ của chính tác giả Nguyễn Văn Hùng [5] Do đó, đây là kết quả nghiên cứu đáng tin cậy nên chúng tôi dùng để so sánh với kết quả định LCT từ phương pháp lấy mẫu không khí

Từ bảng 3 ta thấy rằng dải nồng độ 131I trung bình ở các tháng khác nhau thay đổi rất lớn trong khi các thông số như vị trí lấy mẫu, độ thông khí và hoạt độ 131I được sản xuất hàng tháng trong một năm thay đổi không đáng kể Chẳng hạn trong năm 1999 nồng độ lớn nhất là 1149 Bq/m3 (tháng 2) trong khi giá trị nhỏ nhất là vào tháng 7 với nồng độ là 35 Bq/m3 (gấp nhau 32,8 lần)

Mỗi tháng tại Viện Nghiên cứu hạt nhân đồng vị phóng xạ 131I được sản xuất một lần, mỗi lần diễn ra trong một ngày Thời gian trung bình sản xuất 131I trong một ngày kể cả chưng cất, phân liều và đóng gói là 8 giờ Trong quá trình tham gia sản xuất 131I, NVBX có thể đi ra khỏi khu vực sản xuất, nghĩa là thời gian bị phơi nhiễm sẽ nhỏ hơn 8 giờ Tuy nhiên, do chưa thống kê được thời điểm và tổng thời gian của các thành viên trong nhóm 5 NVBX có mặt trong khu vực sản xuất nên lượng thâm nhập ở đây tính cho trường hợp thời gian chiếu xạ lớn nhất có thể mà các NVBX nhận được

Lượng thâm nhập trung bình hàng năm vào cơ thể và LCT đối với nhân 131I theo đường hít thở của một thành viên trong nhóm NVBX tham gia sản xuất 131I được tính theo phương pháp phân tích mẫu không khí được nêu ở bảng 4 Các giá trị liều này khá nhỏ so với giới hạn của ICRP-30 (131I-ALI = 2.106 Bq) và không mang tính đặc trưng cho riêng cá nhân nào mà nó đặc trưng cho cả nhóm nhân viên tham gia sản xuất đồng vị 131I

Bảng 4 Liều hiệu dụng tích lũy được tính từ phân tích mẫu khí và nước tiểu

Phân tích mẫu khí

Phân tích mẫu nước tiểua (mSv) 0,67 ± 0,17 1,72 ± 0,79 0,66 ± 0,28 0,66 ± 0,25

a Tính theo liều trung bình của nhóm 5 NVBX [5], b Tỉ số liều tính theo mẫu khí so với mẫu nước tiểu

Từ bảng 4 ta thấy rằng LCT tích lũy hàng năm tính theo hai phương pháp là khác nhau không nhiều Tỉ số liều trung bình cho nhóm NVBX trong năm 1998 tính theo hai phương pháp này là chênh lệch nhau 0,7 lần và năm 2013 là 0,9 lần chứng tỏ có sự phù hợp giữa hai phương pháp Giá trị liều tích lũy hiệu dụng do hít 131I của nhân viên tại Viện Nghiên cứu hạt nhân (trung bình năm 2013 là 0,66 mSv-bảng 4) là rất thấp so với tiêu chuẩn của IAEA Một chú ý quan trọng là liều tính theo mẫu không khí luôn nhỏ hơn tính theo mẫu nước tiểu trong khi

ta sử dụng giả định thời gian phơi nhiễm của NVBX là cực đại Do đó, khi tính LCT thì quá trình đánh giá lượng thâm nhập là rất quan trọng, cụ thể là thời gian chiếu xạ và nồng độ phóng xạ

Mặt khác, 131I trong phòng sản xuất đồng vị chủ yếu phát thải ra môi trường từ công đoạn chưng cất nên chúng tồn tại trong không khí phần lớn ở dạng hơi Đối với nhân 131I, hệ số liều hít thở cho dạng hơi (2.10-8 Sv/Bq) lớn hơn hệ số liều cho dạng sol khí với AMAD = 5m được lấy trong bài này (1,569.10-8 Sv/Bq) là hơn 1,8 lần [1] Trong trường hợp này vì không có đủ thông tin chi tiết về kích thước hạt cũng như trạng thái vật lý của 131I nên theo khuyến cáo của IAEA thì lấy hệ số liều cho trường hợp sol khí với AMAD = 5m [1] Điều này giải thích vì sao LCT tính được từ phân tích nước tiểu sẽ lớn hơn LCT tính từ phép lấy mẫu không khí (hình 4)

Hình 17 So sánh liều chiếu trong của 131I tính từ hai phương pháp

KẾT LUẬN

Trong bài này, chúng tôi đã nghiên cứu phương pháp định LCT đối với 131I cho nhóm NVBX của Phòng Sản xuất đồng vị phóng xạ tại Viện Nghiên cứu hạt nhân bằng cách lấy mẫu không khí Kết quả định liều cho thấy việc sử dụng phương pháp phân tích mẫu không khí để định LCT cho thấy có những ưu điểm nhất định và

có thể áp dụng để định LCT Tuy nhiên, việc khảo sát nồng độ 131I với mục đích đánh giá liều cần phải có những nghiên cứu và khảo sát sâu hơn

Để phép định LCT bằng phương pháp lấu mẫu không khí có độ chính xác cao thì cần phải có thông số đầy

đủ về người chuẩn Việt Nam Cần phải khảo sát kỹ hơn về kích thước hạt khí, thành phần cấu tạo các chất trong không khí hít thở có chứa 131I, khảo sát định lượng các nguyên nhân gây ra hiện tượng tăng đột biến về nồng độ phóng xạ và đặc biệt là thống kê thời gian phơi nhiễm của NVBX

METHOD FOR ESTIMATING INTERNAL DOSES FOR VIETNAMESE WORKERS DUE

TO INHALATION OF 131I USING AIR SAMPLING ABSTRACT

Method for estimating internal doses for Vietnamese workers due to inhalation of 131 I using air sampling in workplace is presented Effective dose coefficients for inhaled 131 I applied for Vietnamese workers are computed by LUDEP program and used for assessing internal doses of radioisotope production group at Nuclear Research Institute These committed effective doses are compared with doses evaluated simultaneously by urine analysis on the same objects Preliminary results reveal that the method has some particular advantages and can be applied for routine inhalation dosimetry assessments

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2

Năm

Key words: Internal dose, radioiodine, air sampling

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] IAEA, Assessment of Occupational Exposure Due to Intakes of Radionuclides, Safety Standards Series

No RS-G-1.2, Vienna (1999)

[2] IAEA, Occupational Radiation Protection, Safety Standards Series No RS-G-1.1, Vienna (1999)

[3] Bitar et al., Assessment of intake and internal dose from iodine-131 for exposed workers handling

radiopharmaceutical products, Applied Radiation and Isotopes 82 (2013) 370–375

[4] G H Jeong et al., Estimation of concentration and committed effective doses from urine samples of nuclear medicine workers in Korea due to inhalation of 131I, Nuclear science and technology, Vol.1

(2011) 541-544

[5] Nguyễn Văn Hùng, Nghiên cứu định liều chiếu trong trên cơ sở phương pháp đo toàn thân và phân tích

nước tiểu người, Luận án Tiến sĩ Vật lý, Bộ GD & ĐT, 2003

[6] IAEA, Indirect Methods for Assessing Intakes of Radionuclides Causing Occupational Exposure, Safety Reports Series No 18, Vienna (2000)

[7] U.S Nuclear Regulatory Commission (NRC), Air-Sampling in the Workplace, Regulatory Guide 8.05, Rev 1, Washington D.C, 1992

[8] J D Marshall et al., Inhalation intake of ambient air pollution in California’s South Coast Air Basin,

Atmospheric Environment 40 (2006) 4381–4392

[9] IAEA, Methods for Assessing Occupational Radiation Doses Due to Intakes of Radionuclides, Safety Reports Series No 37, Vienna (2004)

[10] ICRP, Dose Coefficients for Intakes of Radionuclides by Workers, Publication No 68, Elsevier Science, Oxford (1994)

[11] ICRP, Compendium of Dose Coefficients based on ICRP Publication 60, ICRP Publication 119, Annals

of the ICRP (2012) p.22

[12] Jarvis N.S et al., LUDEP 2.0 - Personal Computer Program for Calculating Internal Doses Using the ICRP 66 Respiratory Tract Model National Radiological Protection Board, NRPB-SR287, Chilton (1996)

[13] Bùi Huy Phúc, Nghiên cứu ứng dụng các chỉ tiêu thông khí phổi của thế giới vào xây dựng các chỉ tiêu thông khí phổi bình thường của người Việt Nam và ứng dụng trong lâm sàng, Luận án PTS Khoa học

Y dược, Chuyên ngành nội khoa, Mã số: 30131, Bộ Giáo dục & Đào tạo – Bộ Y tế, Trường Đại học Y khoa Hà Nội (1996)