báo cáo khảo sát che chắn an toàn cho phòng x quang nha tại phòng khám thế hệ mới

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI:
KHẢO SÁT CHE CHẮN AN TOÀN CHO PHÒNG X QUANG NHA
TẠI PHÒNG KHÁM THẾ HỆ MỚI

Cán bộ hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Cẩm Thu
ThS. Lê Thanh Xuân
Sinh viên thực hiện: Lê Việt Tân


17/05/2014
1
1. Lý do chọn đề tài.
 Ngày nay cùng với sự phát triển khoa học .Tia X được sử dụng
ngày càng rộng rãi trong chuẩn đoán và điều trị, máy X quang
là một thiết bị không thể thiếu trong các cơ sở y tế.
 Việc xây dựng và kiểm tra thực tế phòng X quang tốn rất nhiều
chi phí, nhân lực, thời gian.
 Phương pháp mô phỏng là một công cụ hữu hiệu, giải quyết
nhiều vấn đề một cách đơn giản với độ chính xác cao.
2. Mục đính của đề tài.
 Khảo sát độ an toàn bức xạ khi thay đổi vật liệu che chắn và độ
dày vật liệu che chắn và bề dày vật liệu che chắn. Từ đó đưa ra
khuyến cáo cho việc xây dựng phòng X quang an toàn và tiết
kiệm hơn

MỞ ĐẦU
17/05/2014

2
NỘI DUNG
AN TOÀN BỨC XẠ TRONG X QUANG CHẨN ĐOÁN
KHẢO SÁT ĐỘ AN TOÀN PHÒNG
X QUANG NHA THẾ HỆ MỚI BẰNG MCNP5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TỔNG QUAN
17/05/2014
3
 1.1 Tia X
 Tia X là một dạng của sóng điện từ, nó có bước sóng
trong khoảng từ 0,01 nanômét đến 10 nanômét tương
ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz và
năng lượng từ 120eV đến 120keV. Tia X có năng lượng
dưới 10keV được gọi là tia X mềm, trên 10keV gọi là tia
X cứng.
1.2 Cách tạo tia X
 Khi một chùm electron có vận tốc lớn tương tác với kim
loại nặng, tương tác này tạo ra tia X với hai dạng: bức xạ
hãm và bức xạ đặc trưng.

I. TỔNG QUAN
17/05/2014
4
TỔNG QUAN(tt)
1.3 Bức xạ hãm 1.4 Tia X đặc trưng
 Khi các hạt mang điện tương tác với
nguyên tử (hạt nhân của nguyên tử) và
bị hãm đột ngột sẽ phát ra bức xạ gọi
là bức xạ hãm

 Khi electron tới có năng lượng lớn hơn
năng lượng liên kết của electron và hạt
nhân nó sẽ đánh bật electron đó ra khỏi
nguyên tử tạo thành lỗ trống. Lỗ trống mà
electron vừa rời khỏi nguyên tử bị các
electron lớp cao hơn chiếm chỗ. Quá trình
chiếm chỗ diễn ra liên tiếp nhau kèm theo
phát tia X đặc trưng
17/05/2014
5
TỔNG QUAN(tt)
Tán xạ
Hiệu ứng quang
điện
Tạo cặp
1.5
Tương
tác tia X
với vật
chất
Đàn hồi
Không đàn hồi
Gây nhiễu ảnh hưởng chất
lượng hình ảnh. Tuy nhiên, có
xác xuất thấp. Dưới 5% tia X
năng lượng >70keV, 12% tia
X năng lượng 30keV
Là tương tác chủ yếu của
tia X trong vùng chẩn đoán
với mô mềm (26keV)

Không gây ảnh hưởng tới
chụp ảnh vì năng lượng rất
yếu
Không gây ảnh hưởng gì trong
quá trình chụp ảnh X quang vì
năng lượng cần thiết cho tạo
cặp rất cao (>1,02 MeV)
17/05/2014
6
II. AN TOÀN BỨC XẠ TRONG X QUANG CHẨN
ĐOÁN
1.Tác hại của bức xạ
Bức xạ đi vào môi trường gây ra sự ion hóa trực tiếp hoặc gián tiếp lên
các phân tử, nguyên tử của môi trường. Nếu phạm vi ion hóa lớn, vượt
quá ngưỡng cho phép thì sẽ hủy hoại môi trường nên rất có hại. Đối với
các cơ thể sống thì một số tế bào có thể bị hủy diệt hoặc bị liệt, sinh ra
di chứng, mất khả năng sinh sản và có thể di truyền cho các thế hệ mai
sau thậm chí gây ra ung thư.
2. Cơ chế gây tác hại của bức xạ
 Cơ chế trực tiếp: Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử hữu
cơ (DNA), phá vỡ cấu trúc ổn định của tế bào từ đó gây tổn thương đến
chức năng của tế bào.
 Cơ chế gián tiếp: Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử
nước sau đó các sản phẩm độc hại của các phân tử nước (H, OH) tác
dụng lên các phân tử hữu cơ từ đó gây tổn thương đến chức năng của tế
bào.

17/05/2014
7
 4. An toàn bức xạ.

 Tiêu chuẩn quốc tế
 Hiện nay có hai cơ quan uy tín nhất về cung cấp khuyến cáo đối với các
vấn đề an toàn bức xạ là:
- ICRP (International Commission on Radiological Protection).
- IAEA (International Atomic Energy Agency).
ICRP đã đưa ra giới hạn liều qua các thời kì:
 Bảng 2.1: Giới hạn liều qua các thời kì của ICRP. [3]

II. AN TOÀN BỨC XẠ TRONG X QUANG CHẨN
ĐOÁN(tt)
Năm Nhân viên bức xạ Dân chúng
1928 200mrem/ngày
1934 100mrem/ngày
1950 150mSv/năm 15mSv/năm
1977 50mSv/năm 5mSv/năm
1990 20mSv/năm 1mSv/năm
17/05/2014
8


II. AN TOÀN BỨC XẠ TRONG X QUANG CHẨN
ĐOÁN(tt)
 Các tiêu chuẩn Việt Nam.
Có 2 tiêu chuẩn:
 Tiêu chuẩn về phòng X quang (TCVN-4470:1995)
 Tiêu chuẩn An toàn bức xạ ion hoá tại các cơ sở X quang (TCVN-
6561:1999)
 Liều giới hạn cho các đối tượng khác nhau theo TCVN- 6561:1999
 Bảng 2.2: Liều giới hạn trong một năm

Loại liều và đối tượng
áp dụng
Nhân viên bức xạ
(mSv/năm)
Thực tập, học nghề

(mSv/năm)
Nhân dân
(mSv/năm)

Liều hiệu dụng toàn thân
20 6 1
Liều tương đương đối với thuỷ tinh thể
của mắt

150 50 15
Liều tương đương đối với tay, chân và
da

500 150 50
17/05/2014
9
3.1. Sơ đồ phòng X Quang Nha Thế hệ mới mô phỏng bằng MCNP5

III. KHẢO SÁT ĐỘ AN TOÀN CHO PHÒNG X QUANG NHA THẾ HỆ MỚI BẰNG
MCNP5
(c)
(b) (a)
(d)
Hình 3.1: (a) Sơ đồ bố trí
của phòng, (b) mặt cắt XY,
(c) mặt cắt XZ và (d) mặt cắt
YZ của phòng X quang nha
tại phòng khám Thế Hệ Mới
vẽ bằng Vised MCNP5.
17/05/2014
10
 3.2 Máy X quang Nha Thế Hệ Mới
Các thông số cần quan tâm khi xây dựng mô hình máy X quang:
 Anode: thuộc loại anode cố định, làm bằng Molybdenum bề mặt được phủ hợp kim
Rhenium-Tungsten, đường kính 117 mm, góc vát 20
0
.
 Cathode: Tungsten có một vết tiêu thực 0,7mm. Điện thế tối đa 70kV.
 Vỏ bóng: hình trụ dài 680mm làm bằng nhôm, đường kính lớn nhất 330mm.
 Vỏ máy: lớp chì dày 1mm hình trụ đường kính lớn nhất 16cm, dài 27,1cm. Bộ lọc
bằng nhôm dày 1mm.

III. KHẢO SÁT ĐỘ AN TOÀN CHO PHÒNG X QUANG NHA THẾ HỆ MỚI BẰNG
MCNP5(tt)
Hình 3.2: Hình vẽ mặt cắt đầu bóng X quang nha của phòng khámThế Hệ Mới
XZ
YZ
17/05/2014

11
 3.3.Khảo sát độ chính xác của mô hình
 Để kiểm tra tính chính xác của mô hình mô phỏng, tôi tiến hành khảo sát suất liều chiếu
của chùm tia sơ cấp theo những khoảng cách khác nhau tính từ nguồn phát bằng đầu dò
Piranha sau đó suất liều được đổi sang mGy/s để so sánh với giá trị suất liều hấp thụ từ mô
phỏng.
Bảng 3.2: So sánh giá trị mô phỏng bằng MCNP5 với giá trị đo đạc bằng thiết
bị Detector Piranha






 Việc xác định hệ số MP/TN giúp chúng ta thấy được độ chính xác của mô hình mô phỏng
và sử dụng để hiệu chỉnh giá trị mô phỏng về giá trị thực nghiệm. Ở đây hệ số MP/TN
trung bình là 1,44 do đó các kết quả mô phỏng sẽ được chia cho 1,44 để đưa về giá trị thực
nghiệm

Khoảng cách
(cm)
Suất liều thực nghiệm (mGy/s)

Suất liều mô phỏng
(mGy/s)
MP/TN
50 0,344 0,637 1,85
70 0,237 0,326 1,37
80 0,195 0,250 1,28
100 0,136 0,169 1,24

17/05/2014
12
Ta có công thức tính suất liều sau khi qua tường che chắn tại vị trí khảo sát cho mỗi ca
chụp: K
norm

K
50.N.U.T.t
m
(3.1)
 Trong đó:
50 là số tuần trong một năm,
N: số lần chụp X quang /1 tuần,
U: hệ số sử dụng,
T: hệ số chiếm cứ,
Knorm: là suất liều sau khi qua tường che chắn tại vị trí khảo sát cho mỗi ca chụp,
K: suất liều nhận được tại vị trí khảo sát trong 1 năm,
tm: thời gian 1 lần chụp (s).
Chọn các thông số U=1, T=1, N=100 bệnh nhân/tuần, tm=242ms, K=20mSv/năm .
Từ (3.1) => 















17/05/2014
13
3.4 Giới hạn an toàn cho người làm việc ở phòng X quang nha trong mỗi ca
chụp tại phòng khám Thế Hệ Mới.
Vùng Suất liều (mGy/s) Bán kính tính từ
tâm chiếu (cm)
A ≤ 1.10
-4
>150
B 1.10
-4
– 8,26.10
-3
>100
C 8,26.10
-3
– 16,53.10
-3
100
D 16,53.10
-3
– 33,06.10
-3
35
E 33,06.10
-3

– 1 15
F 1 -10 10
G 10 -100 3
H >100 2
Bảng 3.3: Giá trị suất liều trong các vùng contour ở
phòng X quang nha Thế Hệ Mới.
Hình 3.3: Đường contour các vùng suất liều của
phòng X-quang Nha Thế Hệ Mới.
3.4 Giới hạn an toàn cho người làm việc ở phòng X quang nha trong mỗi ca chụp
tại phòng khám Thế Hệ Mới(tt)
Nhận xét: Dựa vào hình 3.3, bảng 3.3 với cấu hình mô phỏng thì máy X quang không có sự rò rỉ bức
xạ. Vậy phòng X quang Nha Thế Hệ Mới đảm bảo an toàn bức xạ cho người dân khi đứng bên ngoài
phòng cũng như đảm bảo an toàn cho kỹ thuật viên khi đứng cách tâm trường chiếu lớn hơn 35cm, tức
là bên ngoài vùng D hay đứng sau đầu X quang.
17/05/2014
14
Từ công thức (3.1) :
Chọn U=1, T=1, tm=1430ms, Knorm ứng với liều
1mSv/năm, chọn N sao cho Knorm giảm bằng 0,2µSv/h .
Thì N sẽ được tính theo















   




Vùng Suất liều (mGy/s)
A <5,56.10
-8

B 5,56.10
-8
– 1,865.10
-4

C 1,865.10
-4
– 5,59.10
-4

D 5,59.10
-4
– 11,18.10
-3

E 11,18.10
-3

– 32.10
-2

F 32.10
-2
– 3,2
G 3,2 – 11,18
H 11,18 ≤
3.5 Đánh giá độ an toàn của vật liệu che chắn
Bảng 3.4: Bảng phân bố suất
liều cho từng vùng trong phòng
17/05/2014
15
Do đó N= 251547ca/năm , K
norm
< 5,56.10
-8
mSv/s
Trường hợp 1: Tường chỉ có lớp chì dày 1,5mm
3.5 Đánh giá độ an toàn của vật liệu che chắn(tt)
Hình 3.6: Hình vẽ đường contour phân bố từng
vùng suất liều khi tường chỉ có lớp chì dày 1,5mm
Nhận xét :
Những khu vực xung quanh tường phòng X quang
–tường hứng chùm tia thứ cấp (trừ tường hứng
chùm tia trực tiếp- tia sơ cấp) của trường hợp trên
có suất liều <5,56.10
-8
mGy/s thì trường hợp này
đảm bảo.

Khu vực trong vùng trường chiếu của tường hứng
chùm tia sơ cấp tường chì chỉ làm giảm suất liều
của chùm tia từ F (32.10
-2
– 3,2mGy/s) xuống B
(5,56.10
-8
– 1,865.10
-4
mGy/s) và đâm xuyên hơn
50cm trong không khí.

Kết luận : Việc che chắn này không đảm
bảo an toàn cho người dân nếu đứng sau
tường hứng chùm tia sơ cấp.
17/05/2014
16
Trường hợp 2: Tường gồm chì dày
1,5mm và bê tông dày 15cm.
Trường hợp 3: Tường bao gồm chì
dày 1,5mm và bê tông 20cm
Nhận xét: Che chắn An toàn cho người dân đứng ngoài phòng, và nhân viên kĩ thuật
đứng sau máy X quang
17/05/2014
17
(a) (b)
Hình 3.7: Hình vẽ đường contour phân bố từng vùng suất liều bên trong và bên ngoài
phòng với tường được cấu tạo gồm lớp chì dày 1,5mm kết hợp 15cm bê tông ( hình a),
20cm bê tông ( hình b).
Trường hợp 4: Tường gồm chì dày

1,5mm và gạch dày 15cm
Trường hợp 5: Tường bao gồm chì dày
1,5mm và gạch dày 20cm
Nhận xét: Che chắn An toàn cho người dân đứng ngoài phòng, và nhân viên kĩ thuật đứng
sau máy X quang
17/05/2014
18
(a)
(b)
Hình 3.7: Hình vẽ đường contour phân bố từng vùng suất liều bên trong và bên ngoài
phòng với tường được cấu tạo gồm lớp chì dày 1,5mm kết hợp 15cm bê tông ( hình a),
20cm bê tông ( hình b).
17/05/2014
19
Bảng 3.5: So sánh độ xuyên sâu của các vùng suất liều trong các trường hợp
được khảo sát theo hướng trường chiếu
Vùng Trường hợp 1

Trường hợp 2 Trường hợp 3 Trường hợp 4 Trường hợp 5
H
11,85cm

11,85cm

11,85cm

11,85cm

11,85cm

G
29cm

29cm

29cm

29cm

29cm

F
98,85cm

98,85cm

98,85cm

98,85cm

98,85cm

E
100,78cm

104,65cm

104,65cm

104,65cm

104,65cm

D
101,75cm

106,82cm

107,5cm

107,55cm

109,75cm

C
102,7cm

108,28cm

110,45cm

109,73cm

111,2cm

B
150 cm

110,45cm

113,35cm

111,2cm

113,35cm

A
>150cm

>110,45cm

>113,35cm

>111,2cm

>113,35cm

Nhận xét: Tường bằng bê tông che chắn tốt hơn tường gạch.
VI. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
 Dựa theo kết quả mô phỏng thì giá trị suất liều trong phòng X quang trong các
trường hợp trên thăng giáng trong khoảng từ vùng B đến vùng H tức là khoảng
từ 5,56.10
-8
-11,18mGy/s. Khi qua lớp tường ngoài cùng giá trị suất liều đều
bằng 0. Phòng X quang an toàn cho người đứng ngoài phòng .
 Qua các trường hợp trên ta thấy khi xây dựng tường phòng X quang bằng
tường hay gạch với bề dày 15cm hoặc 20cm và có lót lớp chì 1,5mm thì vẫn an
toàn cho người đứng bên ngoài phòng và kĩ thuật viên đứng sau đầu máy X
quang. Tuy nhiên ta thấy tường bê tông có khả năng che chắn bức xạ tốt hơn
gạch. Vì vậy Để đảm bảo an toàn bức xạ và tiết kiệm chi phí khi xây phòng X

quang thì nên xây dựng và thiết kế tường bằng bê tông dày 15cm lót lớp chì
1,5mm ở giữa.
4.1. KẾT LUẬN
17/05/2014
20
 Cần khảo sát thêm nhiều vật liệu dùng để che chắn và bề dày của vật liệu
che chắn. Từ đó có thể đưa ra hướng xây dựng phòng X quang an toàn và
tiết kiệm hơn.
 Mô phỏng bằng mô hình phantom tại vị trí bàn bệnh nhân để tính liều hấp
thụ bệnh nhân ứng với một phim chụp X quang. Từ đó đưa ra những
khuyến cáo về an toàn bức xạ cho người bệnh.

VI. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. KIẾN NGHỊ
17/05/2014
21
17/05/2014
22