Tính toán, thiết kế che chắn bức xạ phòng máy CT SCanner

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
================

NGUYỄN THỊ VÂN ANH

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHE CHẮN
BỨC XẠ PHÒNG CHỤP CT SCANNER

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
================

NGUYỄN THỊ VÂN ANH

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHE CHẮN
BỨC XẠ PHÒNG MÁY CT SCANNER
Chuyên ngành: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ

Mã số: 60440106

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. ĐÀM NGUYÊN BÌNH

Hà Nội – Năm 2017

ii


LỜI CÁM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn tại Bộ môn vật lý hạt
nhân, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, bản thân tôi đã
nhận được sự chỉ dạy tận tình của các thầy cô trong khoa Vật lý, Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên Hà Nội, sự giúp đỡ nhiệt tình, những lời động viên chân thành
từ các bạn học viên và toàn thể gia đình.
Với tất cả tấm lòng mình tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:
 TS. Đàm Nguyên Bình, Bệnh viện Trung ương quân đội 108, Bộ Quốc
phòng người đã tận tình chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn;
 Các thầy cô trong khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội
đã giảng dạy, chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình tôi theo học tại Trường.
 Tôi xin chân thành cảm ơn bố mẹ gia đình hai bên, chồng con, anh chị em,
bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học và hoàn thiện
luận văn này.
Mặc dù được sự hướng dẫn và chỉ bảo rất tận tình của TS. Đàm Nguyên Bình,
các thầy cô trong quá trình giảng dạy, luận văn vẫn còn những hạn chế nhất định.
Tôi mong muốn nhận được mọi sự góp ý của Hội đồng chấm, thầy cô, độc giả để
luận văn được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn.
Phú Thọ, Tháng 4 năm 2017
Nguyễn Thị Vân Anh

i


MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................. i
MỤC LỤC ..................................................................................................................ii

DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT ...................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 2
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ..................................................................................... 4
1.1. Những vấn đề về an toàn bức xạ trong thiết bị X quang y tế .................... 4
1.1.1. Tia X .......................................................................................................... 4
1.1.2. Sự suy giảm của chùm photon qua vật chất. ............................................. 5
1.1.3. Một số đại lượng liều ................................................................................. 5
1.1.4. Các quy định đảm bảo an toàn bức xạ trong y tế theo quy định của pháp
luật…………….. .................................................................................................... 8
1.2. Máy CT Scanner ........................................................................................... 14
1.2.1. Giới thiệu chung về máy CT Scanner ..................................................... 14
1.2.2. Nguyên tắc hoạt động, nguyên lý ứng dụng tia X trong máy CT Scanner21
1.2.3. Liều bức xạ ở máy CT Scanner ................................................................ 21
1.3. Các vật liệu che chắn..................................................................................... 24
1.3.1. Chì ............................................................................................................. 24
1.3.2. Bê tông ...................................................................................................... 24
1.3.3. Gạch thẻ .................................................................................................... 25
1.3.4. Vữa barite ................................................................................................. 25
1.3.5. Thạch cao.................................................................................................. 25
1.4. Các yếu tố thiết kế che chắn ......................................................................... 26
1.4.1. Tường trong .............................................................................................. 26
1.4.2. Tường ngoài ............................................................................................. 27
1.4.3. Cửa ............................................................................................................ 27
1.4.4. Cửa sổ, Ô cửa quan sát (kính chì) ............................................................ 27

iv

1.4.5. Trần nhà, sàn nhà ..................................................................................... 28
CHƢƠNG II: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................. 29
2.1. Nguyên tắc che chắn bức xạ .......................................................................... 29
2.2. Các phƣơng pháp tính toán che chắn cho phòng máy ............................... 30
2.2.1. Phương pháp sử dụng CTDI .................................................................... 30
2.2.2. Phương pháp sử dụng DLP ...................................................................... 32
2.2.3. Phương pháp sử dụng sơ đồ đồng liều .................................................... 33
2.3. Sử dụng phƣơng pháp tích liều chiều dài DLP ......................................... 34
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................... 37
3.1. Phƣơng pháp thực nghiệm - Đo tích liều chiều dài DLP ............................ 37
3.1.1. Phương pháp thực hiện: ............................................................................. 37
3.1.2. Thiết bị sử dụng:......................................................................................... 39
3.1.3. Điều kiện kiểm tra: ..................................................................................... 40
3.1.4. Cấu hình thực hiện: .................................................................................... 40
3.1.5. Xử lý kết quả: ............................................................................................. 42
3.2. Các kết quả đƣợc sử dụng trong tính toán ................................................... 43
3.3. Phân tích, xử lý từ kết quả DLP đối với máy CT Scanner ......................... 49
3.4. Tính toán che chắn che chắn phòng máy trong trƣờng hợp cụ thể. ......... 50
3.5. Đánh giá kết quả và thảo luận........................................................................ 58
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 62
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 64

v


DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
ALARA: As Low As Reasonably Achievable
ATBX: An toàn bức xạ
BIR-IPEM: Viện y học phóng xạ và viện vật lý kỹ thuật y học Anh

CT Scanner: máy chụp cắt lớp
CTDI: Chỉ số liều của máy CT Scanner
DLP: Giá trị liều theo chiều dài
IAEA: Cơ quan năng lương nguyên tử quốc tế
MRI: Máy chụp cộng hưởng từ
ICRP: Ủy ban Quốc tế về An toàn bức xạ
NCRP: Ủy ban Quốc gia phòng chống phóng xạ
PET: Máy chụp cắt lớp phát positron
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
TF: Bước dịch của bàn bệnh nhân trong 1 vòng quay

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các trọng số mô đặc trưng cho các mô trong cơ thể WT (1990) ............... 7
Bảng 1.2 :Giá trị giới hạn liều tiếp xúc tối đa cho phép trong một năm .................... 9
Bảng 1.3: Giá trị giới hạn liều tiếp xúc tối đa cho phép theo suất liều tương đương
tính theo mSV/h ........................................................................................................ 10
Bảng 1.4: Giá trị giới hạn suất liều tương đương cho phòng đặt thiết bị phát bức xạ
tia X ........................................................................................................................... 10
Bảng 1.5: Kích thước tiêu chuẩn được quy định trong xây dựng phòng X Quang .. 11
Bảng 2.1: Kết quả thống kê giá trị mAs, tích liều chiều dài DLP khi chụp sọ......... 44
Bảng 2.2: Kết quả thống kê giá trị mAs, tích liều chiều dài DLP chụp ngực .......... 46
Bảng 2.3: Kết quả thống kê giá trị mAs, tích liều chiều dài DLP khi chụp bụng .... 47
Bảng 2.4: Giá trị trung bình của các yếu tố và tích liều chiều dài ở 03 loại hình khác
nhau ........................................................................................................................... 49

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hình ảnh máy CT Scanner ........................................................................ 15
Hình 1.2: Chuyển động tịnh tiến ở máy CT Scanner thế hệ thứ nhất ...................... 16
Hình 1.3: Chuyển động quay ở máy CT Scanner thế hệ thứ hai .............................. 17
Hình 1.4: Chuyển động quay trong máy CT Scanner thế hệ thứ 3 .......................... 17
Hinh 1.5: Chuyển động trong máy Ct Scanner thế hệ thứ 4 .................................... 18
Hình 1.6: Sơ đồ thiết bị máy CT kiểu chùm electron ............................................... 19
Hình 1.7: Chế độ quét xoắn ốc ................................................................................. 20
Hình 1.8: Ý nghĩa ở chỉ số liều ở máy CT ................................................................. 22
Hình 2.1: Bức xạ sơ cấp, bức xạ thứ cấp, bức xạ truyền qua và các lớp che chắn sơ
cấp, thứ cấp trong phòng chẩn đoán hình ảnh bằng X quang ..................................... 29
Hình 3.1: Cấu hình thực hiện đo kerma CPMMA,100 với việc sử dụng hình nộm đầu . 41
Hình 3.2: Sơ đồ biểu diễn phòng máy được che chắn .............................................. 52

viii


MỞ ĐẦU
Ngày nay vật lý hạt nhân được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời
sống xã hội như: công nghiêp, y học và nông sinh. Cùng với sự phát triển của công
nghệ tiên tiến, các thiết bị ghi hình ảnh trong y khoa cũng được biết đến nhiều hơn
như: máy X quang, máy CT Scanner, MRI, PET, ... Kỹ thuật chụp cắt lớp điện toán
được sử dụng rất phổ biến trong chẩn đoán và điều trị bệnh. Việc ứng dụng chụp
ảnh cắt lớp vào trong y học để xác định ảnh các mô hay các cơ quan bên trong cơ
thể là một bước tiến rất quan trọng trong ngành y tế. Ứng dụng trong thực tế khi sử
dụng máy CT Scanner tạo ảnh với độ phân giải, độ tương phản cao, giúp chúng ta
thấy được cấu trúc cơ thể người, những tổn thương bên trong cơ thể. Tuy nhiên, với
những tính năng không thể phủ nhận đó, máy CT Scanner lại gây ra tia bức xạ cao
gấp nhiều lần so với máy chụp Xquang thông thường. Việc tích lũy bức xạ trong cơ

thể con người qua các lần chụp CT gây ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của
những người tiếp xúc. Để đảm bảo an toàn bức xạ cho bệnh nhân, kỹ thuật viên vận
hành, việc kiểm soát liều là tất yếu. Do đó, việc kiểm soát liều bệnh nhân trong
chụp cắt lớp CT có ý nghĩ quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe người bệnh nói
riêng và môi trường nói chung. Với nhu cầu thực tiễn, có tính khoa học và trước
những vấn đề cần quan tâm, cần giải quyết như trên, tôi đã chọn đề tài “Tính toán
che chắn bức xạ cho phòng máy CT Scanner” làm đề tài luận văn thạc sỹ.
Với mục đích tìm hiểu cơ sở khoa học, khảo sát phương pháp tính toán che
chắn cho máy CT Scanner, và áp dụng cho những bài toán che chắn máy CT cụ
thể, luận văn bao gồm những nội dung chính như sau:
- Tìm hiểu tổng quát về tia X trong ứng dụng thiết bị bức xạ trong y tế bao
gồm: khái niệm, các đại lượng ATBX căn bản, những quy định pháp lý về ATBX,
mục đích và nguyên tắc của việc thiết kế che chắn và những thuật ngữ liên quan,
máy CT Scanner như nguyên tắc hoạt động, các kỹ thuật có liên quan đến tính liều
bức xạ.

2


- Tìm hiểu về các phương pháp tính toán che chắn cho phòng máy CT Scanner
phổ biến, đưa ra phương pháp tính toán DLP được sử dụng trong tính toán của luận
văn.
- Đưa ra phương pháp nghiên cứu thực nghiệm của phương pháp tích liều
chiều dài DLP. Thu thập số liệu từ các máy CT Scanner của các bệnh viện điểm
trên cả nước, xử lý số liệu để tìm ra các chỉ số từ đó lựa chọn vật liệu che chắn
chính xác; nhận xét và thảo luận các kết quả thu được.

3

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1.

Những vấn đề về an toàn bức xạ trong thiết bị X quang y tế

1.1.1. Tia X [12]
Tia X là bức xạ phát ra khi chùm tia electron đập vào vật rắn. Tia X do nhà vật
lý học người Đức Rơn-ghen (Röntgen) tìm ra năm 1895.
Tia X hay X quang hay tia Röntgen là một dạng của sóng điện từ. Nó có bước
sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nanômét tương ứng với dãy tần số từ 30
Petahertz đến 30 Exahertz và năng lượng từ 120 eV đến 120 keV (giới hạn sử dụng
tia X trong chẩn đoán bệnh của máy X Quang, máy CT Scanner). Bước sóng của nó
ngắn hơn tia tử ngoại nhưng dài hơn tia gamma.
Tia X có khả năng xuyên qua nhiều vật chất nên thường được dùng trong chụp
ảnh y tế, nghiên cứu tinh thể, kiểm tra hành lý hành khách trong an ninh hàng
không hoặc cửa khẩu. Tia X cũng được phát ra bởi các thiên thể trong vũ trụ, do đó
nhiều kính viễn vọng thiên văn học cũng hoạt động trong vùng phổ tia X.
Tuy nhiên tia X có khả năng gây ion hóa hoặc các phản ứng có thể nguy hiểm
cho sức khỏe con người, do đó bước sóng, cường độ và thời gian chụp ảnh y tế luôn
được điều chỉnh cẩn thận để tránh tác hại cho sức khỏe.
Các đặc tính quan trọng của tia X như:
Tính truyền thẳng và đâm xuyên: Tia X truyền thẳng theo mọi hướng và có
khả năng xuyên qua vật chất, qua cơ thể người. Sự đâm xuyên này càng dễ dàng khi
cường độ tia X càng tăng.
Tính bị hấp thụ: Sau khi xuyên qua vật chất thì cường độ chùm tia X bị giảm
xuống do một phần năng lượng bị hấp thụ. Đây lả cơ sở của phương pháp chẩn
đoán X quang. Sự hấp thụ này phụ thuộc:
+ Thể tích của vật bị chiếu xạ: Vật càng lớn thì tia X bị hấp thụ càng nhiều.
+ Bước sóng của chùm X: Bước sóng càng dài tức là tia X càng mềm thì sẽ bị
hấp thụ càng nhiều.

+ Số khối: Sự hấp thụ tăng theo trọng lượng nguyên tử của chất bị chiếu xạ.

4


+ Mật độ của vật: Số nguyên tử trong một thể tích nhất định của vật càng
nhiều thì sự hấp thụ tia X càng tăng.
1.1.2.

Sự suy giảm của chùm photon qua vật chất [6]

Một trong những tính chất quan trọng nhất của tia X và là cơ sở của phương
pháp chẩn đoán X quang chính là sự suy giảm. Khi tia X đi qua môi trường vật chất,
tia X (các hạt photon) sẽ tương tác với vật chất theo nhiều cơ chế khác nhau, các
tương tác này không gây ra hiện tượng ion hóa trực tiếp như các hạt tích điện, nó làm
bứt các hạt electron quỹ đạo ra khỏi nguyên tử hay sinh ra các cặp electron – positron
là các hạt mang điện tích. Các hạt này sẽ là tác nhân gây ion hóa trực tiếp môi trường.
Có ba kiểu tương tác chính là hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton và hiệu ứng tạo
cặp. Khi có tương tác xảy ra thì cường độ chùm tia X bị suy giảm. Sự suy giảm này là
kết quả của sự tương tác giữa photon tia X với các nguyên tử của môi trường, tức là
với electron và hạt nhân. Tuy nhiên, đối với tia X chẩn đoán, tương tác phổ biến nhất
là hiệu ứng quang điện (Hiệu ứng tạo cặp chỉ xảy ra đối với tia X có năng lượng trên
1,022MeV). Các tương tác này làm photon bị hấp thụ hoặc bị mất một phần năng
lượng. Quá trình đó làm chùm photon bị suy giảm đi.
Trong thực nghiệm, để xác định hệ số suy giảm tuyến tính ta chiếu một chùm
tia X hẹp đi qua một lớp vật chất có độ dày d. Do sự tương tác với các nguyên tử của
môi trường, một số photon sẽ bị hấp thụ hay tán xạ ra khỏi chùm tia. Do đó cường độ
chùm tia sẽ giảm dần, theo công thức:
I(x) = I0e-µd

(1.1)

Trong đó: I0 và I(d) là cường độ bức xạ tia X trước và sau lớp vật chất có bề dày d.
µ được gọi là hệ số suy giảm tuyến tính của lớp vật chất đối với chùm tia X đó.
1.1.3. Một số đại lƣợng liều [2,3]
1.1.3.1.

Liều hấp thụ (ký hiệu là D):

Là đại lượng vật lý cơ bản sử dụng cho đánh giá liều bức xạ và được xác
định theo công thức sau:

5


dE
D = 

(1.2)

dm
Trong đó, dE là năng lượng trung bình do bức xạ iôn hoá truyền cho khối vật
chất có khối lượng dm; dm là khối lượng của khối vật chất đó.
Đơn vị của liều hấp thụ là jun/ kilôgam (J/kg) và được gọi là gray (Gy).
1 J/kg = 1 Gy.
1.1.3.2. Liều tƣơng đƣơng (ký hiệu là HT,R):
Là đại lượng dùng để đánh giá liều bức xạ trong một tổ chức mô hoặc cơ quan
của cơ thể người và được xác định theo công thức sau:
HT,R = DT,R x WR

(1.3)

Trong đó, DT,R là liều hấp thụ do loại bức xạ R gây ra, lấy trung bình trên cơ
quan hoặc tổ chức mô T; WR là trọng số bức xạ của bức xạ loại R
Khi trường bức xạ gồm nhiều loại bức xạ với các trọng số bức xạ WR khác
nhau thì liều tương đương được xác định theo công thức sau:
H T   WR xDT , R

(1.4)

R

Đơn vị của liều tương đương là jun trên kilôgam (J/kg) và được gọi là sivert
(Sv). 1 J/kg = 1 Sv.
1.1.3.3. Liều hiệu dụng (ký hiệu là E):
Liều hiệu dụng là tổng của những liều tương đương ở các mô hay cơ quan,
mỗi một liều được nhân với trọng số đặc trưng của mô hay cơ quan tương ứng
(tissue weighting factor):
E   WT .H T

(1.5)

Với HT là liều tương đương trong mô hoặc cơ quan T và WT là trọng số mô
được cho trong bảng (1.1). Từ định nghĩa của liều tương đương ta có:
E   WT ( Wr .DT,r )   Wr ( WT .DT,r )

(1.6)

Với DT,rlà liều hấp thụ trung bình trong mô hoặc cơ quan T, đối với bức xạ r.
Đơn vị của liều hiệu dụng là J/kg hoặc Sievert (Sv).

6


Bảng 1.1: Các trọng số mô đặc trưng cho các mô trong cơ thể WT (1990)
Cơ quan hoặc mô

WT

Cơ quan sinh dục (gonads)

0,20

Tủy xương (bone marrow)

0,12

Ruột (colon)

0,12

Phổi (lung)

0,12

Dạ dày (stomach)

0,12

Bàng quang (bladder)

0,05

Vú (breast)

0,05

Gan (liver)

0,05

Thực quản (oesophagus)

0,05

Tuyến giáp (thyroid)

0,05

Da (skin)

0,01

Mặt xương (bone surface)

0,01

Các cơ quan khác

0,05

1.1.3.4. Kerma (K) [5]
Kerma là động năng được giải phóng trong vật chất, ký hiệu là K. Kerma là
tỉ số giữa dE k và dm, trong đó dE k là tổng giá trị động năng ban đầu của tất cả
các hạt mang điện được sinh ra do các bức xạ ion hóa gián tiếp tương tác với vật
chất trong thể tích nguyên tố vật chất và dm là khối lượng vật chất của thể tích
đó:

K

dEk
dm

(1.7)

Kerma cũng phản ánh sự hấp thụ năng lượng bức xạ trong vật chất với đơn
vị đo trong hệ SI là J/kg hay Gray (Gy). Đại lượng này được sử dụng đối với các
bức xạ ion hóa gián tiếp như tia X, tia gamma, neutron nhanh.
Nếu môi trường là không khí thì khi đó kerma được gọi là airkerma (Kerma
không khí). Vậy airkerma được đo bằng tỉ số giữa tổng động năng ban đầu của

7


những hạt mang điện bị ion hóa trong thể tích nguyên tố không khí và khối
lượng thể tích khối không khí đó.
1.1.4. Các quy định đảm bảo an toàn bức xạ trong y tế theo quy định của
pháp luật
1.1.4.1. Các giới hạn liều đối với chiếu xạ nghề nghiệp và chiếu xạ dân
chúng [2,3,8]

Các khái niệm và các quy định đảm bảo an toàn bức xạ của nhà nước được
hiểu như sau:
Chiếu xạ nghề nghiệp là chiếu xạ đối với cá nhân xảy ra trong quá trình tiến
hành công việc bức xạ, ứng phó sự cố bức xạ, hạt nhân, làm việc tại nơi có nồng độ
khí Radon - 222 vượt quá 1.000 Becquerel trong 1 mét khối không khí (1000Bq/m3)
hoặc tiến hành thẩm định, thanh tra, kiểm tra tại các cơ sở có tiến hành công việc
bức xạ, không tính đến chiếu xạ bị loại trừ (như K - 40 trong cơ thể người, tia vũ trụ
trên mặt đất...) và chiếu xạ từ những công việc bức xạ, nguồn bức xạ được miễn trừ
và chiếu xạ y tế.
Chiếu xạ dân chúng là chiếu xạ đối với công chúng do công việc bức xạ đã
được cấp giấy phép gây ra và chiếu xạ trong trường hợp sự cố bức xạ, hạt nhân trừ
chiếu xạ nghề nghiệp, chiếu xạ y tế và chiếu xạ từ phông bức xạ tự nhiên tại địa
phương.
1. Giới hạn liều nghề nghiệp
Giá trị giới hạn liều tiếp xúc tối đa cho phép trong một năm đối với chiếu xạ
tia X nghề nghiệp và công chúng được quy định trong bảng 1.2.

8


Bảng 1.2 :Giá trị giới hạn liều tiếp xúc tối đa cho phép trong một năm
(Đơn vị tính bằng mSv/năm)
Người học việc, học
Loại liều và đối tượng áp dụng Nhân viên bức xạ

nghề, sinh viên từ

Công chúng

16 - 18 tuổi

Liều hiệu dụng toàn thân
Liều tương đương đối với thủy
tinh thể của mắt
Liều tương đương đối với tay,
chân, da

20

6

1

20

20

15

500

150

50

- Liều hiệu dụng toàn thân đối với nhân viên bức xạ 20mSv trong một năm
được lấy trung bình trong 5 năm làm việc liên tục. Trong một năm riêng lẻ có thể
lên tới 50mSv, nhưng phải đảm bảo liều trung bình trong 5 năm đó không quá
20mSv/năm.
- Liều tương đương đối với thể thủy tinh của mắt nhân viên bức xạ là 20mSv
trong một năm được lấy trung bình trong 5 năm làm việc liên tục. Trong một năm

riêng lẻ có thể lên tới 50mSv, nhưng phải đảm bảo liều trung bình trong 5 năm đó
không quá 20mSv/năm.
- Giới hạn liều tương đương đối với da là giá trị được lấy trung bình trên 1
cm2 của vùng da bị chiếu xạ nhiều nhất.
2. Giá trị giới hạn liều tiếp xúc tối đa cho phép đối với chiếu xạ tia X
theo suất liều tƣơng đƣơng đƣợc quy định

9


Bảng 1.3 Giá trị giới hạn liều tiếp xúc tối đa cho phép theo suất liều tương đương
tính theo mSV/h
Loại liều và đối tượng áp dụng Nhân viên bức xạ
Liều hiệu dụng toàn thân
Liều tương đương đối với thủy
tinh thể của mắt
Liều tương đương đối với tay,
chân, da

Người học việc,

Công chúng

học nghề

10,0

3,0

0,5

10,0

10,0

7,5

250,0

75,0

25,0

3. Giá trị giới hạn cho phép suất liều tƣơng đƣơng khi thiết kế, thanh tra,
kiểm tra phòng làm việc liên quan đến bức xạ tia X đƣợc quy định.
Bảng 1.4: Giá trị giới hạn suất liều tương đương cho phòng đặt thiết bị phát bức xạ
tia X
Thông tư
Đối tượng/Vị trí

Thông tư

13/2014/TTLT-

19/2012/TT-

BKHCN-BYT

BKHCN

Nhân viên bức xạ/phòng điều khiển (Cửa
ra vào phòng điều khiển, kính chì, bàn

20 mSv/năm
10 µSv/giờ

(tương đương 10

điều khiển)

µSv/giờ)

Dân chúng/Khu vực đợi của bệnh nhân,
cửa ra vào của bệnh nhân, xung quanh

1 mSv/năm
0,5 µSv/giờ

(tương đương 0,5

phòng đặt thiết bị X-quang

µSv/giờ)

Bên ngoài phòng đặt thiết bị X-quang
nằm trong khu dân cư, liền kề nhà ở hoặc

1 µSv/giờ

nơi làm việc

Ghi chú: Giá trị giới hạn không tính phông bức xạ tự nhiên

10

-


1.1.4.2. Các quy định đảm bảo an toàn thiết bị X quang trong y tế
1. Bố trí phòng đặt máy X-quang [1]
Địa điểm: cơ sở X-quang phải đặt ở nơi cách biệt, bảo đảm không gần các
khoa như khoa nhi, khoa phụ sản, khu vực đông người qua lại vv... Một cơ sở Xquang tối thiểu phải gồm các phòng riêng biệt sau đây:
a. Phòng chờ (hoặc nơi chờ) của bệnh nhân
Phòng chờ hoặc nơi chờ của bệnh nhân phải tách biệt với phòng máy Xquang. Liều giới hạn ở mọi điểm trong phòng này không đựơc vượt quá giới hạn
cho phép là 1mSv/năm.
b. Phòng đặt máy X-quang
Phòng đặt máy X-quang đáp ứng các yêu cầu sau: Thuận tiện cho việc lắp
đặt, vận hành thao tác máy, di chuyển an toàn bệnh nhân. Diện tích phòng phải tuân
thủ kích thước tiêu chuẩn trong bảng sau:
Bảng 1.5: Kích thước tiêu chuẩn được quy định trong xây dựng phòng X Quang[1]
TT

1

2

Loại phòng

Phòng đặt thiết bị X-quang chụp vú
Phòng đặt thiết bị chiếu, chụp X–quang tổng
hợp không có bàn người bệnh

Phòng đặt thiết bị Xquang chụp răng toàn
3

cảnh, thiết bị chụp sọ

11

Diện tích sử

Kích thƣớc

dụng tối

tối thiểu một

thiểu (m2)

chiều (m)

12

12

14

3,5

3,5

3,5


Phòng đặt thiết bị chiếu, chụp X–quang tổng
4

5

hợp có bàn người bệnh

Phòng chụp X-quang tổng hợp sử dụng bàn
người bệnh lật nghiêng được
Phòng đặt thiết bị chụp cắt lớp vi tính CT

6

Scanner
Phòng chụp X-quang có bơm thuốc cản

7

quang để chụp mạch và tim.

14

20

3,5

3,5

28

4

36

5,5

Đối với những loại máy mới có thiết kế phòng đặt máy kèm theo của hãng
sản xuất, nếu kích thước nhỏ hơn quy định thì cần phải được phép của cơ quan Nhà
nước có thẩm quyền.
Khi tính toán, thiết kế độ dày của tường, trần, sàn và các cửa của phòng Xquang phải chú ý đến đặc trưng của thiết bị (điện thế, cường độ của dòng điện), thời
gian sử dụng máy, hệ số chiếm cứ bên ngoài phòng X-quang mà tính toán chiều dày
thích hợp. Đặc biệt chỗ giáp nối giữa tường và các cửa hoặc giữa các bức tường của
phòng máy X-quang phải được thiết kế xây dựng đảm bảo bức xạ rò thoát ra ngoài
không vượt quá 1mSv/năm (không kể phông tự nhiên). Các bức tường của phòng
X-quang phía ngoài có lối đi lại phải đảm bảo liều bức xạ cho phép trong một năm
không được vượt quá 1mSv (không kể phông tự nhiên).
Mép dưới cửa thông gió, các cửa sổ không có che chắn bức xạ của phòng Xquang phía ngoài có người qua lại phải có độ cao tối thiểu là 2m so với sàn nhà phía
ngoài phòng X-quang.

12


Phải có đèn hiệu và biển cảnh báo bức xạ ở ngang tầm mắt gắn phía bên
ngoài cửa ra vào phòng X-quang. Đèn hiệu phải sáng trong suốt thời gian máy ở chế
độ phát bức xạ.
Việc lắp đặt máy X-quang phải bảo đảm: khi máy hoạt động, chùm tia X
không phát ra hướng có cửa ra vào hoặc hướng có nhiều người qua lại và phải được

che chắn bảo vệ tầm nhìn của mắt khỏi nguồn bức xạ. Chiều cao tấm chắn phải trên
2m kể từ sàn nhà, chiều rộng của tấm chắn tối thiểu là 90cm và độ dày tương đương
1,5mm chì.
Các phòng có bố trí 2 máy X-quang thì mỗi khi chụp, chiếu chỉ cho phép vận
hành 1 máy. Tùy theo mỗi loại máy mà bàn điều khiển được đặt trong hoặc ngoài
phòng X-quang. Phải có kính chì để quan sát bệnh nhân và phải bảo đảm liều giới
hạn tại bàn điều khiển không được vượt quá 20mSv/năm tức là 10 µSv/giờ (không
kể phông tự nhiên).
c. Phòng (hoặc nơi) làm việc của nhân viên bức xạ
Phòng làm việc của nhân viên bức xạ phải biệt lập với phòng máy X-quang.
Liều giới hạn cho phép tại bất kỳ điểm nào trong phòng không được vượt quá 1
mSv/năm (không kể phông tự nhiên).
2. Trang bị phòng hộ cá nhân
Nhân viên bức xạ làm việc với máy phát tia X chẩn đoán điều trị phải được
trang bị và phải sử dụng các phương tiện tạp dề cao su chì (độ dày tương đương
0,25mm chì), găng tay cao su chì (độ dày tương đương 0,25mm chì), tấm che chắn
bộ phận sinh dục (bề dày tương đương 0,5mm chì), liều kế cá nhân. Ngoài ra nhân
viên bức xạ phải được theo dõi bức xạ nghề nghiệp (liều kế cá nhân) định kỳ 3
tháng một lần.
3. Kiểm định và hiệu chuẩn máy
Máy X-quang sau khi lắp đặt hoặc sau khi sửa chữa phải được kiểm định và
hiệu chuẩn trước khi sử dụng. Máy X-quang phải được kiểm định định kỳ hàng năm
bởi cơ quan có thẩm quyền. Máy phải được bảo dưỡng định kỳ 3 tháng 1 lần, sửa
chữa duy tu mỗi năm một lần sau khi kiểm tra định kỳ hằng năm.

13


1.2.

Máy CT Scanner[7]

1.2.1. Giới thiệu chung về máy CT Scanner
Chụp CT Scanner (computed tomography) còn được gọi là chụp cắt lớp vi
tính. Máy CT Scanner sử dụng phương pháp chụp quang tuyến đặc biệt. Ứng dụng
tia X với khả năng đâm xuyên cao để tạo ảnh các cơ quan bên trong cơ thể mà
không phải thực hiện phẫu thuật. Máy chụp cắt lớp điện toán do nhà vật lý người
Mỹ A.M.Cormack và kỹ sư người Anh G.M.Hounsfield phát minh năm 1971 và đã
nhận được giải thưởng Nobel về y học năm 1979. Máy CT là một thiết bị tạo ảnh
số, công cụ cao cấp trong hệ thống kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh y học. Nó được sử
dụng để thu thập dữ liệu nhằm tạo ra hình ảnh các lớp cắt thuộc nhiều bộ phận khác
nhau của cơ thể. Công việc này được thực hiện thông qua việc thực hiện một thủ tục
hay một chuỗi hoạt động được gọi là sự tái tạo ảnh từ các hình chiếu, một kỹ thuật
hoàn toàn dựa trên các cơ sở toán học. Ảnh của các bộ phận bên trong cơ thể được
tạo ra với các phương pháp tiên tiến do máy CT SCanner tránh được hiệu ứng xếp
chồng này vì chỉ xử lý những thông tin của lớp cắt cần quan tâm. Ảnh được tạo ra
không còn bị xếp chồng và được gọi là ảnh thay thế. Khả năng của máy CT Scanner
trong việc tạo ra ảnh thay thế, thay cho ảnh xếp chồng, chính là một trong những
điểm cốt lõi chứng minh hiệu quả cao của phương pháp này: máy CT Scanner có
thể tạo ra những ảnh của các mô mềm với độ tương phản cực cao mà với phương
pháp cổ điển không thể đạt được. Hơn nữa nhờ những tiến bộ của khoa học kỹ
thuật, máy CT Scanner còn cho phép định lượng được hình ảnh. Trong rất nhiều
trường hợp, nhờ khả năng tạo ảnh các mô mềm với độ tương phản rất cao mà đã có
thể loại bỏ việc sử dụng các chất cản quang. Ví dụ: nhờ máy CT Scanner có thể
chụp ảnh não thất một cách trực tiếp do vậy có thể giảm bớt được nhiều xét nghiệm
thần kinh, điện não đồ. Thông thường hơn, có thể tránh phải bơm thuốc cản quang
vào mạch máu. Và do vậy, thay vì phải chịu nguy cơ cao do tiêm thuốc cản quang
vào động mạch nay chỉ cần tiêm tĩnh mạch với nguy cơ thấp hơn. Đặc biệt hơn kỹ
thuật chụp X quang còn giúp tạo ảnh hình dạng thực của các cơ quan bị thương tổn,
phương pháp cổ điển chỉ tạo ảnh thông qua các thông tin gián tiếp thông qua sự dịch

14


chuyển của máu, trong khi đó X quang với rất nhiều trường hợp đã cung cấp nhiều
chỉ dẫn chính xác hơn khi chụp mạch.

Hình 1.1: Hình ảnh máy CT Scanner
* Các thế hệ máy
Kể từ khi được đưa vào sử dụng, người ta đã cố gắng cải thiện, nâng cao hiệu
quả của hệ thống thiết bị CT đặc biệt trong việc giảm thời gian tạo ảnh, bằng cách
cải tiến hệ thống quét. Những hệ thống quét này khác nhau chủ yếu về số lượng và
cách bố trí các cảm biến, mỗi hệ thống quét đều có những ưu và nhược điểm riêng.
+ Máy thế hệ 1: Bộ thu chỉ gồm một đầu dò, chùm tia phát ra hẹp và song
song dạng một cái bút chì. Phương thức quét: Bóng XQ và đầu dò dịch chuyển song
song theo hướng vuông góc với chùm tia và bao trùm toàn bộ mặt phẳng lớp cắt,
sau đó cả hệ thống quay một góc rồi tiếp tục dịch chuyển song song, tại những
khoảng cách đều đặn tia X được phát và thu. Quá trình tiếp diễn cho tới khi số
lượng tín hiệu thu được đủ lớn để tái tạo ảnh. Hệ thống này hiện tại hầu như không
được ứng dụng vì chỉ sử dụng một phần năng lượng rất nhỏ, không đáng kể của
nguồn bức xạ từ bóng XQ trong khi năng lượng bức xạ từ Anode của bóng có thể
bao trùm một góc thì chùm tia bức xạ thực dụng để đo lại chỉ nằm trong góc 10 4

Radian. Bởi vậy, một mặt công suất của bóng XQ bị hạn chế, mặt khác do nhu cầu

15


cần thiết phải tạo được liều bức xạ tại cảm biến đủ để đo nên máy không thể chuyển
động với vận tốc cao. Với hệ thống này để tạo ảnh một lớp cắt cần một thời gian dài

cỡ vài phút và vì vậy trong giai đoạn đầu của máy CT, nó chỉ được ứng dụng để
chụp các cơ quan tĩnh đặc biệt là xương và sọ não. Tuy nhiên, trong thực tế, việc
giảm thời gian tạo ảnh chỉ có thể đạt được nhờ tăng số lượng kênh đo cho một lớp
cắt, các máy CT đã được phát triển theo hướng này.

Hình 1.2: Chuyển động tịnh tiến ở máy CT Scanner thế hệ thứ nhất
+ Máy thế hệ 2: về cấu trúc : Thay vì dùng một đầu dò, đến thế hệ này đã
dùng một chùm đầu dò khoảng 20-30 chiếc bố trí cận kề nhau trong hướng quét,
Chùm tia quét có dạng hình quạt. Phương pháp quét : Tương tự như thế hệ thứ nhất,
hệ thống đo thực hiện hai loại dịch chuyển đó là : dịch chuyển song song và dịch
chuyển tịnh tiến.
Với cách bố trí hệ thống đo này, nguồn bức xạ tia X từ bóng XQ được sử
dụng hiệu quả hơn nhiều, có thể thực hiện được nhiều phép chiếu tương ứng với số
lương cảm biến và thu được nhiều dữ liệu đo đồng thời, vì vậy góc quay và khoảng
giữa hai lần chiếu theo mặt sẽ tăng. Kết quả giảm tổng số bước quét phẳng và số lần
quay của hệ thống đo. Với hệ thống này, tuỳ thuộc vào số cảm biến thời gian tạo
ảnh một lớp cắt trong khoảng từ 10-60 giây. Tuy nhiên do quá trình cơ học khi
chuyển động ngang hay quay, việc giảm thời gian tạo ảnh xuống thấp hơn nữa đối
với hệ thống đo này không thể thực hiện được

16


Hình 1.3: Chuyển động quay ở máy CT Scanner thế hệ thứ hai
+ Máy thế hệ 3: Số lượng đầu dò tăng đến vài trăm cái và được bố trí trên một
vòng cung đối diện và gắn cố định với bóng XQ. Chùm tia X phát ra theo hình rẻ
quạt với góc từ 30-600 tuỳ theo số lượng đầu dò và bao trùm toàn bộ tiết diện lớp
cắt.
Hệ thống đo quay quanh đối tượng một góc 3600 để thực hiện một lớp cắt. Khi
quay tia X có thể hoặc được phát thành xung tại những góc cố định hoặc được phát

liên tục.
Với cấu trúc này, nguồn bức xạ tia X được sử dụng tối ưu, hơn nữa hệ thống
đo chỉ thực hiện một kiểu chuyển động quay và quay liên tục chứ không phải từng
bước. Thời gian chụp ngắn nhất giảm xuống chỉ còn cỡ một vài giây.

Hình 1.4: Chuyển động quay trong máy CT Scanner thế hệ thứ 3

17


+ Máy thế hệ 4: Khác với những máy thuộc thế hệ trước, bóng XQ và đầu dò
gắn chặt với nhau, cùng dịch chuyển hoặc quay. Máy thế hệ thứ 4 có hệ thống đầu
dò tách biệt với bóng XQ, đó là một tập hợp nhiều đầu dò được bố trí trên một vòng
tròn bao quanh khoang bệnh nhân. Bóng XQ quay tròn quanh bệnh nhân, chùm tia
phát thành hình rẻ quạt bao phủ vùng cần khám nghiệm, các phần tử cảm biến sẽ
được đóng/ngắt theo quy luật nhất định phù hợp với chuyển động quay của bóng.
Bóng quay tròn, các bộ cảm biến tạo thành vòng tròn đứng yên.
Ưu điểm của loại máy thuộc thế hệ thứ 4: Thời gian chụp ngắn nhất tương tự
như thế hệ thứ 3, cỡ một đến vài giây. Không bị nhiễu hình ảnh tròn như thường
xảy ra đối với máy thuộc thế hệ thứ 3. Tuy nhiên máy có cấu trúc phức tạp vì số
lượng đầu dò lớn hơn rất nhiều. Hiện nay chỉ mới một vài hãng sản xuất máy thế hệ
thứ 4 (ví dụ như: Picker,Toshiba) sản phẩm thương mại chiếm khoảng 6%..

Hinh 1.5: Chuyển động trong máy CT Scanner thế hệ thứ 4
Sau đó, trước yêu cầu giảm thời gian quét, máy CT kiểu chùm electron EBCT
(Electron Beam CT) đã được ra đời. Trong thế hệ máy CT này, đầu phát tia X
không đặt trên khoang máy mà sử dụng một súng bắn electron đặt ngoài và dùng
cuộn lái tia, thấu kính từ để điều chỉnh chùm electron từ súng bắn vào cung tròn bia
Tungsten. Tia X được tạo ra từ đây và được thu nhờ hệ thống detector (như hình).
Với khả năng chụp tốc độ vượt trội, EBCT được xem là lựa chọn tốt nhất cho các

ứng dụng chụp tim trong lịch sử phát triển của CT.

18