Kiểm định và đánh giá an toàn bức xạ cho máy x quang mobile

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ
CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ HẠT NHÂN



KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề Tài:

KIỂM ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN BỨC XẠ
CHO MÁY X-QUANG MOBILE

SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TÚ
GVHD: LƯƠNG KIM HOÀNG
NGUYỄN THIỆN ĐẠT ÂN
GVPB : THS. NGUYỄN ĐÌNH GẪM

TP.HCM -2007


Khoá Luận Tốt Nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Thơng qua Khố Luận Tốt Nghiệp này, với lòng biết ơn chân thành và
sâu sắc nhất. Em xin gởi đến:
Q Thầy Cơ giai đoạn Đại Cương.
Q Thầy Cơ Khoa Vật Lý-Bộ mơn Vật Lý Hạt Nhân đã tận tình giảng
dạy, truyền đạt cho em những kiến thức khoa học rất bổ ích..
Em chân thành cám ơn Thầy Lương Kim Hồng, người đã giúp em lựa

chọn đề tài này.
Đặc biệt, em chân thành cảm ơn anh Nguyễn Thiện Đạt Ân, người đã
trực tiếp hướng dẫn, tận tình, giúp đỡ em hồn thành Khố Luận này.
Và sau cùng, em chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Đình Gẫm đã nhiệt
tình đọc và góp ý, góp phần làm cho khóa luận của em hồn chỉnh hơn.
Qua đây em cũng xin cảm ơn Gia Đình và bè bạn đã động viên tinh
thần, giúp đỡ em trong suốt q trình thực hiện Khố Luận và học tập ở
trường.
Sinh viên thực hiện Khố Luận
Nguyễn Thị Cẩm Tú



SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

MỤC LỤC
Trang
Chương 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA VẬT LÝ TRONG CHẨN
ĐOÁN HÌNH ẢNH
1.1 Giới thiệu.

1

1.2 Sự tương tác của electron trong môi trường vật chất.

1

1.3 Bia tia X.

2

1.4 Phổ năng lượng chùm phôton.

3

1.5 Chất lượng chùm phôton.

6

1.6 Chùm tia bức xạ và trường bức xạ.

7

1.7 Thiết bò bảo vệ và xác đònh trường.

8

1.7.1 Thiết bò che chắn bảo vệ.

8

1.7.2 Thiết bò tạo trường Diaphragm.

9

1.8 Sự nhiễm bẩn electron.

10

1.9 Độ phẳng trường chiếu.

11

Chương 2: NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY X-QUANG MOBILE
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC
2.1 Giới thiệu.

12

2.2 Một vài máy X-quang Mobile.

14

2.2.1 Máy X-quang Mobile Vision Flat.

14

2.2.2 Máy X-quang Mobile 8000.

15

2.2.3 Máy X-quang Mobile C-arm 3D.

16

2.3 Cánh tay hình chữ C và hệ thống lưu trữ dữ liệu.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ

16


Khoá Luận Tốt Nghiệp

2.3.1 Cánh tay di động hình chữ C (C-arm).

17

2.3.1.1 Bộ khuyếch đại với ống Camera.

17

2.3.1.2 Ảnh khuyếch đại với ống Camera tích hợp CCD.

21

2.3.1.3 Detector bảng phẳng trên cánh tay C-arm.

22

2.3.2 Hệ thống chân không và làm nguội.

28

2.3.2.1 Hệ thống chân không.

28

2.3.2.2 Hệ thống làm nguội.

28

2.3.3 Đầu máy phát tia X.

29

2.3.3.1 Bia tia X.

31

2.3.3.2 Collimater sơ cấp và Collimater xác đònh
chùm tia.
2.4 Hệ thống khống chế và kiểm soát liều lượng.

32
32

2.4.1 Kiểm soát chùm tia.

32

2.4.2 Điều khiển và kiểm soát sự đồng dạng của chùm tia.

33

Chương 3: NỘI DUNG ĐẢM BẢO CHẤT LƯNG MÁY X-QUANG
3.1 Giới thiệu.

34

3.2 Hệ thống cơ khí.

35

3.2.1 Góc quay thân máy.

35

3.2.2 Đầu phát tia X.

36

3.2.3 Bộ phận chỉ thò khoảng cách quang học ODI.

36

3.2.3.1 Mối liên hệ giữa trường sáng và trường xạ.

37

3.2.3.2 Cách kiểm tra khoảng cách quang học.

37

3.2.4 Kích thước trường chiếu.
3.3 Hệ thống bức xạ.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ

37
38


Khoá Luận Tốt Nghiệp

3.3.1 Độ ổn đònh suất liều ra của chùm phôton.

38

3.3.2 Chuẩn suất liều.

38

3.3.3 Kiểm tra sự phân bố liều lượng.

40

3.3.3.1 Phương pháp đo liều bằng nhiệt huỳnh quang.

40

3.3.3.2 Phương pháp đo liều bằng Diode Silicon.

40

3.4 Hệ thống an toàn.

40

3.4.1 Chuẩn thiết bò phát tia X.

40

3.4.2 Các hệ thống an toàn khác.

41

3.5 Các hệ thống khác.

41

3.5.1 Hệ thống điện.

41

3.5.2 Hệ thống chân không.

42

3.5.3 Hệ thống dây dẫn.

42

3.5.4 Hệ thống máy tính.

42

Chương 4: VẤN ĐỀ AN TOÀN BỨC XẠ (ATBX) TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM
4.1 Giới thiệu.

43

4.2 Các nước có cơ sở hạ tầng bức xạ tương tự Việt Nam.

43

4.2.1 Thái Lan.

43

4.2.2 Bangladesh.

44

4.3 Thực hiện cắt giảm liều tia X.

45

4.4 Tính toán cho buồng chiếu xạ tia X.

46

Chương 5: QUI TRÌNH KIỂM CHUẨN-ĐÁNH GIÁ AN TOÀN BỨC XẠ
CHO MÁY X-QUANG MOBILE

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ

Khoá Luận Tốt Nghiệp

5.1 Giới thiệu.

50

5.2 Các thông số kỹ thuật chính của máy X-quang Mobile.

50

5.2.1 Năng lượng chùm tia X.

50

5.2.2 Độ sâu ion hoá cực đại.

51

5.2.3 Điện cao áp đỉnh.

51

5.2.4 Thời gian phát tia.

52

5.2.5 Dòng phát tia X.

52

5.2.6 Thông số mAs.

52

5.2.7 Liều lối ra.

52

5.2.8 Kích thước tiêu điểm hiệu dụng.

54

5.2.9 Độ đồng trục của chùm tia X.

55

5.2.10 Độ trùng hợp giữa trường sáng và trường xạ.

55

5.2.11 Chiều dày hấp thụ một nửa.

55

5.2.12 Liều bệnh nhân.

55

5.3 Các phép kiểm đònh cho máy X-quang Mobile.

56

5.3.1 Kiểm tra bên ngoài.

57

5.3.2 Kiểm tra điện cao áp đỉnh.

58

5.3.3 Kiểm tra thời gian phát tia.

61

5.3.4 Kiểm tra cường độ dòng phát tia của bóng X-quang.

62

5.3.5 Kiểm tra thông số mAs.

63

5.3.6 Xác đònh liều lối ra.

65

5.3.7 Kiểm tra kích thước tiêu điểm hiệu dụng của bóng
X-quang.

5.3.8 Kiểm tra độ đồng trục của chùm tia X.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ

66
67


Khoá Luận Tốt Nghiệp

5.3.9 Kiểm tra độ trùng hợp giữa trường sáng và trường xạ.

69

5.3.10 Đánh giá HVL và chiều dày tấm lọc tổng cộng
của bóng X-quang.

71

5.3.11 Xác đònh liều bệnh nhân theo tiêu chuẩn BSS.

73

5.3.12 Kiểm tra máy X-quang chế độ chiếu.

74

5.4 Kết quả kiểm đònh chất lượng máy X-quang.

75

5.4.1 Kiểm tra bên ngoài.

75

5.4.2 Kiểm tra các đặc trưng kó thuật.

76

5.4.3 Đánh giá chung.

78

Kết luận.

79

Tài liệu tham khảo.

80

Phụ lục hình ảnh.

81

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.1: Đồng vò phóng xạ và nguồn phóng xạ được sử dụng
tại Bangladesh.

44

Bảng 4.2: So sánh giữa X-quang cổ điển và X-quang Mobile.

46

Bảng 4.3: Kết quả tính toán tại các điểm đại diện.

49

Bảng 5.1: Bảng năng lượng-giá trò ion hoá chuẩn-độ sâu ion hoá cưcï đại.

51

Bảng 5.2: Sự phụ thuộc của liều chiếu vào điện cao áp đỉnh.

54

Bảng 5.3: Độ tuyến tính giữa điện cao áp và liều lối ra.

65

Bảng 5.4 Độ phân giải của bóng X-quang được phân loại theo nhóm.

67

Bảng 5.5: Sự phụ thuộc của HVL min vào điện cao áp đỉnh.

72

Bảng 5.6: Sự phụ thuộc của chiều dày tấm lọc vào cao thế.

73

Bảng 5.7: Sự phụ thuộc của liều bức xạ vào hai loại phim khác nhau.

74

.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sự tương tác của electron với vật chất.

2

Hình 1.2: Bia tia X.

3

Hình 1.3: Sự phụ thuộc của năng lượng vào số đếm với vật liệu làm bia.

4

Hình 1.4: Phổ năng lượng tia X.

5

Hình 1.5: Phổ bức xạ đặc trưng kết hợp với phổ bức xạ hãm.

6

Hình 1.6: Chùm tia bức xạ phát ra từ một nguồn điểm.

8

Hình 1.7: Mô hình Diaphragm tạo kích thước trường chiếu.

9

Hình 2.1: Sự thay đổi hướng chiếu của chùm tia.

13

Hình 2.2: Cánh tay C-arm và hệ thống giường điều trò.

14

Hình 2.3: Màn hình lưu trữ và hiển thò hình ảnh.

16

Hình 2.4: Mô hình hệ thống chuyển đổi ảnh.

18

Hình 2.5: Bộ chuyển đổi chùm tia X.

19

Hình 2.6: Nguyên tắc hoạt động của bộ khuyếch đại ảnh tia X.

20

Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động của ống Camera.

21

Hình 2.8: Camera tích hợp CCD.

22

Hình 2.9: Chức năng của Detector Amorphous Selenium.

23

Hình 2.10: Quá trình chuyển đổi chùm photon thành chùm electron.

24

Hình 2.11: Mặt cắt của lớp MCP.

24

Hình 2.12: Nguyên tắc hoạt động của Detector bảng phẳng.

25

Hình 2.13: Chất lượng ảnh với DQE khác nhau.

26

Hình 2.14: Chất lượng ảnh với lớp “siêu nhạy “ ánh sáng.

27

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Hình 2.15: Ảnh “Blooming”.

27

Hình 2.16: Đầu máy phát tia X.

31

Hình 5.1: Mô hình Phantom nước.

50

Hình 5.2 : Những lá Nhôm (Al) được chèn trước Collimator.

52

Hình 5.3: Buồng ion hóa xác đònh liều lối ra.

53

Hình 5.4: Kích thước tiêu điểm hiệu dụng của bia.

54

Hình 5.5: Kích thước tiêu điểm hiệu dụng đặt lệch một góc θ
và độ rộng chùm tia.

55

Hình 5.6: Liều bệnh nhân bao gồm tia X tới và tán xạ.

56

Hình 5.7: Ảnh DSA.

57

Hình 5.8: Khay đựng Cassette đặt dưới bàn bệnh nhân.

58

Hình 5.9: Máy đo đa chức năng ghi nhận chỉ số Kvp.

59

Hình 5.10: Dạng sóng phụ thuộc vào miền điện thế.

59

Hình 5.11: Ảnh viên bi kiểm tra độ đồng trục chùm tia.

68

Hình 5.12: Thiết bò kiểm tra độ trùng hợp giữa trường sáng và trường xạ.

70

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

XRF: X-ray Fluorescent
MVF: Mobile Vision Flat
DSA: Digital Subtraction Angiography
DAC: Digital Analog Conversion
CCD: Charge Coupled Device

FFDM: Full Field Digital Mammography
DQE: Detective Quantum Effiency
SNR OUT: Signal To Noise Ratio At The Radio Output
SNR IN: Signal Noise Ratio At The Radio Input
AFC: Automatic Frequency Control
QC: Quality Control
QA: Quality Assurance
AERB: Atomic Energy Regulatory Board
BSS: Basic Standard Safety
SSD: Source To Skin Distance
SSDL: The Secondary Standard Dosemetry Loboratory
ODI: Optical Divice Indicator
MU: Monitor Unit
PCB: Printed Circuit Boards
ALARA: As Low As Resonably Achievable
TSD: Source To Skin Distance

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

MCP: Micro Channel Plate
SCD: Source Chamber Distance
TFD: Target To Film Distance
Film “M”: Monochromatic
Film “O”: Orthochromatic
CAS: Computer Aided Surgery

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ

Khoá Luận Tốt Nghiệp

LỜI NĨI ĐẦU

Sử dụng đặc tính của tia X trong chẩn đốn hình ảnh là một lĩnh vực
ứng dụng Vật Lý Hạt Nhân trong y học. Hiện nay do xã hội hố và nhu cầu
của người dân trong cuộc sống ngày một nâng cao. Theo đó, nhu cầu được
khám và điều trị bệnh bằng các phương tiện chẩn đốn hình ảnh bằng kỹ
thuật cao là một nhu cầu thiết yếu của người dân. Đứng trước tình hình đó
các thiết bị chẩn đốn hình ảnh hiện đại như máy CT cắt lớp, máy MRI,
máy X-quang di động ra đời hàng loạt.
Để sử dụng được các thiết bị này, đòi hỏi các bác sĩ, kĩ sư và các vận
hành viên làm việc trong mơi trường bức xạ phải có những kiến thức cơ bản
nhất định về Vật Lý Hạt Nhân nói chung và về an tồn bức xạ (ATBX) nói
riêng.
Song song với việc ứng dụng các thiết bị bức xạ phục vụ cho việc khám,
chữa bệnh thì một u cầu thiết yếu được đặt ra là việc bảo quản, bảo
dưỡng định kỳ và đặc biệt là q trình kiểm định chất lượng máy là hết sức
cần thiết. Để đảm bảo rằng các thiết bị ln hoạt động ổn định nhằm bảo
vệ tối đa sức khoẻ của bệnh nhân và nhân viên bức xạ.
Trong Khố Luận này, em trình bày 5 chương:
Chương 1: Những vấn đề cơ bản trong chẩn đốn hình ảnh.
Chương 2: Giới thiệu máy X-quang Mobile ứng dụng trong y học.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Chương 3: Nội dung đảm bảo chất lượng máy X-quang.
Chương 4: Vấn đề an tồn bức xạ trên thế giới nói chung và ở Việt
Nam nói riêng.
Chương 5: Qui trình kiểm chuẩn-đánh giá an tồn bức xạ cho máy Xquang Mobile dùng trong chẩn đốn.
Trong thời gian thực hiện Khố Luận, tác giả đã nghiên cứu nhiều tài
liệu trong và ngồi nước. Do đó, đề tài này có thể dùng làm tài liệu tham
khảo hay giảng dạy cho học phần ứng dụng Hạt Nhân Trong Y Học.



SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 1

CHƯƠNG 1

NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA VẬT LÝ TRONG
CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH
1.1 Giới Thiệu:

Chẩn đốn hình ảnh là một lĩnh vực ứng dụng Vật Lý Hạt Nhân vào y học và có
thể nói đây là một lĩnh vực khơng thể thiếu trong nền y học hiện đại ở một nước phát
triển. Trong lĩnh vực này đòi hỏi các bác sĩ, các kĩ sư vật lý và các vận hành viên Xquang phải có những kiến thức cơ bản về Vật Lý Hạt Nhân. Các chùm tia bức xạ, các
vấn đề an tồn và liều lượng là những kiến thức rất cần thiết đối với người làm cơng
tác bức xạ.
Trong chương này sẽ trình bày các khái niệm do các hiện tượng vật lý vi mơ được

ứng dụng trong chẩn đốn hình ảnh. Đồng thời nêu ra một số thuật ngữ dùng trong
chẩn đốn cũng như trong xạ trị. Bên cạnh đó một số tác nhân tạo bởi các hiệu ứng vật
lý ảnh hưởng lên bệnh nhân cũng được giới thiệu chung nhất trong chương này.
1.2 Sự Tƣơng Tác Của Electron Trong Mơi Trƣờng Vật Chất:
Khi một chùm electron đi vào mơi trường vật chất, các electron này sẽ mất năng
lượng do sự va chạm và sự bức xạ năng lượng. Trong đó, năng lượng của electron mất
đi do ion hố, mất do sự kích thích và do các hiện tượng nhiệt được gọi là sự mất năng
lượng do va chạm. Ngược lại, năng lượng electron mất đi để tạo ra những dạng năng
lượng mới như photon, bức xạ đặc trưng và bức xạ hãm phát ra từ mơi trường vật chất
được gọi là sự mất năng lượng do bức xạ. Năng lượng electron mất đi do va chạm là
năng lượng của electron đã bị hấp thụ trong mơi trường vật chất và năng lượng electron
mất đi để tạo ra các bức xạ dạng photon. Vì vậy, trong trường hợp này ta có các nguồn
phát tia X chính là phần năng lượng của electron được chuyển sang tia X, số lượng
photon phát ra tỉ lệ với bậc số ngun tử của vật liệu bia và tỉ lệ với độ lớn năng lượng
của electron thứ ba ( electron ở các lớp ngồi dịch chuyển về lấp lỗ trống).

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 2

Hình 1.1: Sự tương tác của electron với vật chất
1.3 Phân Loại Bia Tia X:
Dựa vào sự bức xạ tia X khi cho các chùm electron tương tác vào mơi trường vật
chất, khi đó ta có các nguồn phát tia X. Trong trường hợp cho chùm electron tương tác
với các bia mỏng các electron này phát ra khơng gian xung quanh theo những hướng
khác nhau sẽ khác nhau tuỳ thuộc vào năng lượng chùm electron tương tác. Sự phân bố
cường độ chùm tia X phát ra trong khơng gian như vậy được gọi là sự phân bố góc của

tia X. Dựa vào sự phân bố góc của tia X người ta có được hai kiểu bia tia X khác nhau
đó là: bia phản xạ và bia truyền qua.
Với chùm electron năng lượng thấp (chùm tia X được phát ra theo hướng vng
góc với hướng của chùm electron tương tác). Do đó, tại những mức năng lượng thấp
bia tia X được gọi là bia phản xạ và ở những mức năng lượng cao hơn tia X sẽ phát ra
theo hướng chùm electron tới và được gọi là bia truyền qua.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 3

Hình 1.2: Bia tia X
1.4 Phổ Năng Lƣợng Chùm Photon:
Trong chẩn đốn hình ảnh, năng lượng chùm photon đóng vai trò rất quan trọng
vì nó quyết định sự phân bố liều và tạo ảnh tia X lên phim. Do đó, việc nghiên cứu
năng lượng chùm tia X là một cơng việc tất yếu của các nhà vật lý học. Như đã đề cập
ở trên trong q trình tương tác của electron trong mơi trường vật chất, khi electron
tương tác với mơi trường tĩnh điện của hạt nhân ngun tử và các electron ở vỏ ngun
tử, chúng sẽ phát bức xạ hãm và bức xạ đặc trưng. Do đó, phổ năng lượng tia X sẽ là
sự chồng chất của hai loại bức xạ trên. Năng lượng bức xạ hãm phụ thuộc vào năng
lượng electron mất đi trong q trình tương tác đó, điều này phụ thuộc vào điện tích
của hạt nhân và khoảng cách của sự tương tác (khoảng cách từ electron đến nhân). Với
một vật liệu làm bia cho trước, năng lượng photon phát ra sẽ phụ thuộc vào khoảng
cách tương tác. Nếu khoảng cách tương tác rất nhỏ (tương tác trực diện) thì tồn bộ
năng lượng của electron chỉ truyền sang cho một photon. Vì vậy, khi cho một chùm
electron tương tác với một bia Tungsten người ta thấy rằng phổ năng lượng của chùm
tia X sinh ra là một dải liên tục có năng lượng từ 0 đến năng lượng cực đại tức là sự

phân bố năng lượng là liên tục. Đối với bức xạ đặc trưng, năng lượng của bức xạ đặc
trưng phụ thuộc vào bậc số ngun tử của vật liệu làm bia. Tóm lại, năng lượng photon

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 4

sinh ra từ sự tương tác giữa electron và hạt nhân ngun tử phụ thuộc vào năng lượng
cực đại của electron và cấu trúc năng lượng của vật liệu bia.

Hình 1.3: Sự phụ thuộc của năng lượng vào số đếm với vật liệu làm bia
Việc phân tích và xây dựng phổ năng lượng tia X được dựa trên cả hai lĩnh vực lý
thuyết và thực nghiệm. Phổ bức xạ hãm được xây dựng từ lý thuyết bia mỏng như sau:
Theo lý thuyết này, ta cho một chùm electron tương tác với một bia đủ mỏng để trung
bình mỗi electron đều chịu một sự tương tác. Phổ năng lượng photon từ bia mỏng này
là một đường nằm ngang từ 0 đến E1. Điều này cho thấy rằng, các photon được tạo ra ở
các mức năng lượng từ 0 đến E1 có xác suất bằng nhau. Năng lượng trung bình của
electron sau khi vượt qua bia mỏng sẽ nhỏ hơn và bằng E2. Những electron này lại
được cho tương tác với bia mỏng thứ hai. Phổ năng lượng thu được sẽ tương tự như
trên và có năng lượng cực đại là E2. Phổ năng lượng tổng sẽ là tổng của hai q trình
này. Và q trình trên được lặp đi lặp lại cho tới khi tồn bộ năng lượng của electron bị

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 5

mất hết. Kết quả phổ năng lượng là tổng của tất cả các phổ năng lượng riêng biệt. Do
đó, phổ năng lượng là một đường thẳng.

Hình 1.4: Phổ năng lượng tia X
Tương tự ta có thể dự đốn, phổ bức xạ hãm cho một bia dày sẽ là một đường
thẳng có số photon nhiều nhất tại năng lượng thấp nhất và có số photon ít nhất tại năng
lượng cực đại. Sau đó, phổ bức xạ đặc trưng sẽ được kết hợp với phổ bức xạ hãm hình
thành một dãy những đầu nhọn.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 6

Hình 1.5: Phổ bức xạ đặc trưng kết hợp với phổ bức xạ hãm
Phổ năng lượng thực nghiệm của một chùm tia X được ghi nhận và biểu diễn
cùng phổ lý thuyết để so sánh. Giữa hai phổ thực nghiệm và lý thuyết có cùng điểm
năng lượng cực đại, nhưng trong phổ tia X thực nghiệm vùng năng lượng thấp bị suy
giảm mạnh. Sự suy giảm này là do các photon năng lượng thấp đã bị hấp thụ trong bia
hoặc trong các tấm lọc và được gọi là sự tự lọc của hệ thống.
Tóm lại, phổ bức xạ tia X gồm hai thành phần chính: bức xạ hãm và bức xạ đặc
trưng. Trong đó bức xạ hãm có phổ năng lượng liên tục, còn bức xạ đặc trưng có phổ
gián đoạn. Phổ năng lượng bức xạ hãm có giá trị từ 0 đến giá trị cực đại của chùm tia
tới và giá trị năng lượng cực đại này bằng điện thế gia tốc chùm tia của máy X-quang.
Cuối cùng, hầu hết những photon năng lượng thấp đều bị hấp thụ bởi sự tự lọc.
1.5 Chất Lƣợng Chùm Photon:

Chất lượng của chùm photon là một thuật ngữ để chỉ khả năng xun thấu của
chùm photon. Một chùm tia chất lượng tốt là chùm tia có khả năng xun thấu cao (khả
năng đâm xun mạnh). Chất lượng của chùm tia chủ yếu phụ thuộc vào sự phân bố
năng lượng chùm phơton. Với một chùm tia đơn năng, năng lượng của chùm photon là
một sự mơ tả đầy đủ về chùm tia đó. Nhưng với chùm tia khơng đơn năng (phổ năng
lượng liên tục) thì những hiểu biết về năng lượng photon là rất cần thiết để xác định
chất lượng chùm tia.
1.6 Chùm Tia Bức Xạ Và Trƣờng Bức Xạ:
Một chùm tia bức xạ về mặt nào đó được xem là một chùm ánh sáng phát ra từ
một nguồn điểm và có hai đặc tính quan trọng:
-

Tiết diện chùm tia tỉ lệ với bình phương khoảng cách từ nguồn.

-

Cường độ chùm tia tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách tương ứng.
Trong một máy xạ trị dùng nguồn bức xạ (trong máy Coban-60) hay là bia tia X

(trong các máy gia tốc hay các máy X-quang…). Tuy nhiên, dù là nguồn đồng vị hay
bia tia X thì trong cả hai trường hợp, bức xạ phát ra đều được hướng theo một lối ra

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 7

hiệu dụng có góc khối vng góc với bề mặt cần chiếu và từ đó cho ta trường bức xạ

(hay trường chiếu). Hai thơng số quan trọng của trường bức xạ là hình dạng và kích
thước trường hay diện tích của một chùm tia tại một khoảng cách cho trước từ nguồn.
Thơng thường trường bức xạ là hình vng hoặc tròn. Về trường bức xạ, người ta đưa
ra khái niệm trường lý tưởng và được định nghĩa: Trường lý tưởng là vùng tiết diện
hay trường chiếu của một chùm tia mà tại đó suất liều chiếu tại bất cứ vị trí nào trong
trường đều bằng nhau.

Hình 1.6: Chùm tia bức xạ phát ra từ một nguồn điểm
1.7 Thiết Bị Bảo Vệ Và Xác Định Trƣờng:
Để thu được chùm tia có kích thước và hình dạng như mong muốn, một máy Xquang đòi hỏi phải có các thành phần cơ bản sau: sự che chắn bảo vệ, Diaphragm,…
Những thành phần này làm việc chung với nhau để tạo ra chùm bức xạ có hình dạng,
kích thước phù hợp theo u cầu.
1.7.1 Thiết bị che chắn bảo vệ:
Các nguồn chiếu xạ, bia tia X hay nguồn đồng vị đều phát bức xạ theo mọi
hướng. Ngoại trừ theo hướng chiếu của chùm tia hữu dụng. Bất kỳ tia bức xạ nào phát
ra theo các hướng khác nhau đều là những tia khơng mong muốn và phải được che
chắn lại. Vì vậy, trong các máy phát tia X phải được bao bọc bởi những vật liệu hấp

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 8

thụ với bề dày thích hợp sao cho sự bức xạ khơng đáng kể xun qua và đáp ứng được
u cầu về an tồn phóng xạ.
1.7.2 Thiết bị tạo trường Diaphragm:
Một máy xạ trị hay máy X-quang ln có khả năng tạo ra kích thước và hình dạng
trường thay đổi được. Trong đó, buồng nguồn, ống phát tia X có một góc mở cực đại

và tạo ra một trường bức xạ lớn nhất khi được u cầu và được gọi là thiết bị xác định
trường sơ cấp. Những thiết bị nhỏ hơn được xác định bởi một dụng cụ che chắn được
gắn thêm vào buồng nguồn gọi là Diaphragm. Bề dày của Diaphragm cho hầu hết máy
xạ trị và các máy X-quang phải đảm bảo sao cho sự truyền qua nhỏ hơn 1% của bức xạ
sơ cấp.

Hình 1.7: Mơ hình Diaphragm tạo kích thước trường chiếu
Ngồi ra, Diaphragm được gắn với một Amplicator, khi đó kích thước và hình
dạng của trường chiếu được thơng qua Amplicator này. Một Amplicator ngồi việc xác
định kích thước và hình dạng trường bức xạ nó còn xác định hình dạng và kích thước
trường tại một khoảng cách TSD tuỳ ý để làm giảm thiểu vùng bán dạ phụ.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 9

1.8 Sự Nhiễm Bẩn Electron:
Các bức xạ phát ra từ máy X-quang được xem là tinh khiết. Tuy nhiên, trong các
chùm bức xạ này ln có sự hiện diện của các electron do sự tương tác của chùm
photon với những cấu trúc như thiết bị xác định bức xạ sơ cấp và Collimator hay sự
pha trộn của electron vào chùm photon. Q trình này được gọi là sự nhiễm bẩn
electron. Sự nhiễm bẩn này đã góp phần làm tăng liều ở bệnh nhân và đây là điều
khơng mong muốn.
Người ta khơng thể loại bỏ tồn bộ sự nhiễm bẩn của electron ra khỏi chùm tia
được. Tuy nhiên, có thể làm giảm thiểu ảnh hưởng của nó bằng hai phương pháp.
Thứ nhất là sử dụng bộ lọc để lọc chùm tia (bộ lọc được sử dụng là những tấm
nhơm hoặc đồng có bề dày khác nhau). Song với phương pháp này, một vật liệu hấp

thụ được đưa vào có thể hấp thụ electron thì chúng cũng có thể tạo ra electron theo
hướng của chùm tia đó và dĩ nhiên làm bẩn chùm tia. Do đó, một bộ lọc tốt là bộ lọc có
vật liệu hấp thụ nhiều electron, hơn là sinh ra electron theo hướng chiếu của chùm tia.
Người ta nhận thấy những vật liệu có bậc số ngun tử trung bình (khoảng Z = 50) là
rất tốt để tạo nên các bộ lọc.
Thứ hai là sử dụng khơng khí như là vật liệu hấp thụ electron. Cũng như bộ lọc,
khơng khí cũng có khả năng tạo ra electron và vì vậy khơng thể loại bỏ tồn bộ sự
nhiễm bẩn electron ra khỏi chùm tia được.
Nói chung khi sử dụng bộ lọc electron hay khơng khí điều phải chú ý đến khoảng
cách an tồn cho bệnh nhân.

1.9 Độ Phẳng Trƣờng Chiếu:

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 10

Trong chẩn đốn hình ảnh, một chùm bức xạ với cường độ đồng đều trên tồn
vùng tiết diện của các cơ quan cần chiếu, chụp là rất quan trọng vì nó đảm bảo mức
liều đồng đều cho mỗi vị trí.
Độ phẳng của trường được định nghĩa là sự thay đổi lớn nhất của cường độ chùm
tia so với giá trị cường độ tại tâm chùm tia trong trường. Độ phẳng của trường phụ
thuộc vào ba hệ số: kích thước trường, khoảng cách từ nguồn và đặc tính tự nhiên của
nguồn.
Như vậy, dựa vào sự tương tác của bức xạ với vật chất người ta đã chế tạo ra
nhiều hệ máy ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực: cơng nghiệp, nơng nghiệp và đặc
biệt là trong y học. Và hệ máy được trình bày trong chương 2 là hệ máy X-quang

Mobile. Hệ máy này đã dựa vào sự tương tác của bức xạ với vật chất để tạo ra tia X.
Tia X có khả năng đâm xun mạnh nên được dùng để chiếu điện, chụp điện, phát hiện
chỗ nứt, chỗ có bọt trong máy móc. Đặc biệt với tác dụng sinh lý, tia X được sử dụng
để chữa bệnh ung thư nơng, vùng gần da. Cùng với khả năng tạo ảnh của vật thể khi tia
X xun qua thì tia X được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật chẩn đốn hình ảnh.

CHƯƠNG 2

NGUN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY X-QUANG MOBILE
ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC
2.1 Giới Thiệu:

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Trang: 11

Máy X-quang được ứng dụng trong lâm sàng từ đầu thập niên 50 bằng cách sử
dụng chùm electron hay chùm tia X và nó đã trở thành thiết bị chủ yếu tại nhiều trung
tâm y tế cũng như Bệnh Viện. Với mục đích ứng dụng trong lâm sàng các loại máy Xquang được thiết kế sao cho thoả mãn các u cầu sau:
-

Năng lượng, cường độ chùm tia bức xạ có thể điều khiển theo ý muốn của nhà

điều trị.
-

Đối với một chùm tia thì liều lượng phải đồng đều nhau tại các vị trí bên trong

chùm tia và trên cơ thể bệnh nhân.
-

Liều lượng của thiết bị phải ổn định. Khơng chỉ ổn định trong mỗi giai đoạn điều

trị mà phải ổn định trong suốt thời gian sử dụng thiết bị.
-

Hướng chiếu của chùm tia bức xạ phải được điều chỉnh và thay đổi theo bất kỳ

u cầu nào của phép điều trị.

SVTH: NGUYỄN THỊ CẨM TÚ