Nghiên cứu che chắn an toàn bức xạ cho phòng X quang y tế bằng phương pháp Monte Carlo

Tên đề tài luận án: Nghiên cứu che chắn an toàn bức xạ cho phòng X quang y tế bằng phương pháp Monte Carlo.

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân.

Mã số: 62440501

Họ tên nghiên cứu sinh: Trần Ái Khanh

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Mai Văn Nhơn

PGS. TS. Trương Thị Hồng Loan

Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG.HCM

1. TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN:

Luận án nghiên cứu xây dựng cơ sở phương pháp luận để thiết kế và đánh giá cấu trúc che chắn cho phòng X quang thường quy và CT scanner bằng chương trình mô phỏng Monte Carlo sử dụng chương trình MCNP5. Các nội dung nghiên cứu của luận án:

Xây dựng mô hình mô phỏng Monte Carlo cho đầu bóng tia X trong chẩn đoán y tế: thường quy và CT scanner.
Xây dựng hệ số chuẩn hóa giữa mô phỏng và thực nghiệm đối với X quang thường quy và CT scanner.
Xây dựng các đường cong truyền bức xạ B(x) qua các vật liệu che chắn như bê tông, chì, thép, bê tông barit trong X quang chẩn đoán.
Xây dựng các biểu thức giải tích liều bức xạ sơ cấp và thứ cấp bằng chương trình MCNP5 cho thiết bị X quang thường quy và CT scanner.
Xây dựng hệ số build up cho chùm tia X rộng đơn năng (70, 100, 120, 140 và 150 keV) đối với các vật liệu che chắn là bê tông, chì, thép, bê tông barit.
Xây dựng chương trình tự động, tính toán bề dày vật liệu cho lớp che chắn sơ cấp và thứ cấp sao cho liều bức xạ sau lớp che chắn đảm bảo an toàn bức xạ.

2. NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN:

Xây dựng thành công bài toán mô phỏng trên nền tảng chương trình MCNP5 cho đầu bóng X quang thường quy và CT scanner một cách chi tiết.
Xây dựng phổ tia X cho X quang thường quy và CT scanner bằng chương trình MCNP5. Từ đó, xây dựng hệ số chuẩn hóa giữa thực nghiệm và mô phỏng, tính toán hệ số truyền B(x) của chùm tia X qua các vật liệu bê tông, chì, thép và bê tông barit.
Sử dụng chương trình mô phỏng MCNP5 để xác định phân bố liều trước và sau các lớp che chắn (bên trong và bên ngoài phòng) để đánh giá an toàn bức xạ của phòng X quang thường quy Bệnh viện Nhi Đồng I, TP. HCM và CT scanner của Bệnh viện Quân Y 175.
Sử dụng kỹ thuật giảm phương sai, kỹ thuật nguồn viết nguồn ghi/đọc (SSW/SSR), kỹ thuật tính toán song song trong MCNP5 để làm giảm thời gian thực thi của chương trình, đặc biệt đối với bàn toán vận chuyển electron và hệ chụp ảnh CT scanner với nhiều góc quay và lát cắt.

3. CÁC ỨNG DỤNG/ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN HAY NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN BỎ NGỎ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU

* Các ứng dụng/khả năng triển khai trong thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu của luận án đóng góp thông tin và dữ liệu về an toàn bức xạ cho thiết bị chẩn đoán hình ảnh X quang trong y tế.
Chương trình tính toán “DoseCalc” hữu ích cho người dùng trong việc thiết kế và đánh giá nhanh cấu trúc che chắn cho phòng X quang chẩn đoán thường quy và CT scanner, giúp cơ quan chức năng có cơ sở khoa học để kiểm tra, đánh giá an toàn che chắn tại các cơ sở X quang y tế đồng thời đề xuất cấu trúc che chắn thích hợp đối với các phòng chưa đạt chuẩn.

* Những đề xuất tiếp theo

Đo liều tại các vị trí tính toán che chắn bức xạ sơ cấp và thứ cấp và so sánh mô phỏng một phòng chụp cụ thể.
Đo phổ tia X bằng hệ đo chuyên dụng và so sánh với phổ tia X đã mô phỏng.
Đo CTDI phantom PMMA đầu và cơ thể và so sánh với giá trị mô phỏng tương ứng.
Kiến nghị cơ quan chức năng thử nghiệm chương trình “DoseCalc” và cho ý kiến đóng góp để chương trình được hoàn thiện hơn.
Tiếp tụ nghiên cứu các ảnh hưởng của tán xạ lên liều phơi chiếu của bệnh nhân khi kích thước phòng thu hẹp và vật liệu che chắn thay đổi.