Luận văn An toàn bức xạ trong quá trình sản xuất dược chất phóng xạ 18f - Fdg tại trung tâm máy gia tốc 30mev - bệnh viện 108

Sv 16 trong cả thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm hoặc điều trị. Người đang học nghề liên quan đến bức xạ, học sinh, sinh viên tuổi từ 16 đên 18 sử dụng nguồn phóng xạ trong quá trình học tập - Liều hiệu dụng 6 mSv trong một năm; - Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 20 mSv trong một năm; - Liều tương đương đối với chân và tay hoặc da2 150 mSv trong một năm. 1.3.2. Tiêu chuẩn về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt của Việt Nam [12] Theo Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN ngày 23/11/2012 của Bộ Khoa học và Công nghệ quy định: Vật nhiễm bẩn bề mặt là vật rắn, bản thân nó không phải là vật liệu phóng xạ nhưng có chất phóng xạ bám trên bề mặt. Nhiễm bẩn phóng xạ là sự có mặt của chất phóng xạ trên bề mặt với lượng lớn hơn 0,4 (Bq/cm2) đối với chất phát beta, chất phát gama và chất phát anpha độc tính thấp hoặc lớn hơn 0,04 (Bq/cm2) đối với chất phát anpha khác. Nhiễm bẩn phóng xạ không được vượt quá các giới hạn sau: 4 (Bq/cm2) đối với chất phát beta, chất phát gama và chất phát anpha độc tính thấp; 0,4 (Bq/cm2) đối với các chất phát anpha khác. Các giá trị giới hạn được lấy trung bình trên diện tích 300 (cm2) hoặc toàn bộ diện tích bề mặt nếu nhỏ hơn 300 (cm2). 1.3.3. Tiêu chuẩn và điều kiện của Việt Nam về suất liều bức xạ trong vận chuyển vật liệu phóng xạ Theo Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN ngày 23/11/2012 của Bộ Khoa học và Công nghệ quy định: - Đối với kiện miễn trừ, suất liều bức xạ ở sát bề mặt kiện không lớn hơn 5 (µSv/h); - Đối với các loại kiện khác, suất liều bức xạ trên mặt ngoài của kiện không lớn hơn 2 (mSv/h); 17 - Đối với thiết bị hoặc vật phẩm không bao gói, suất liều bức xạ tại điểm cách mặt ngoài 10 (cm) không lớn hơn 0,1 (mSv/h). 1.3.4. Tiêu chuẩn và điều kiện miễn trừ, khai báo, cấp phép chất phóng xạ nhân tạo của Việt Nam [11] Chất phóng xạ chứa nhiều hơn một loại nhân phóng xạ nhân tạo thỏa mãn công thức sau: 1 1   n i i i X C (1.3) Trong đó: - n là số lượng nhân phóng xạ nhân tạo có trong chất phóng xạ; - Ci là tổng hoạt độ hoặc hoạt độ riêng của nhân phóng xạ nhân tạo i có trong chất phóng xạ, đơn vị tính là Becơren (Bq) hoặc Becơren trên gam (Bq/g) tương ứng; - Xi là mức miễn trừ khai báo, cấp giấy phép tương ứng đối với nhân phóng xạ i, đơn vị tính là Becơren (Bq) hoặc Becơren trên gam (Bq/g). Xi được quy định tại Phụ lục I của QCVN 5: 2010/BKHCN. 18 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Như đã giới thiệu tại phần Mở đầu và Chương 1, Hiện nay Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 đang quản lý và vận hành một máy gia tốc Cyclone 30 có khả năng tạo ra khoảng 10 đồng vị 124I, 123I, 201Tl, 67Ga, 111In, 11C, 18F,13N, 15O, 22Na, 48V sử dụng trong y học hạt nhân. Đối tượng khảo sát trong phạm vi Luận văn bao gồm việc đo suất liều bức xạ gamma và neutron, độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại một số địa điểm xung quanh khu vực máy gia tốc Cyclone 30 trước, trong, sau khi sản xuất đồng vị phóng xạ nhằm đánh giá mức độ an toàn bức xạ tại đây dựa trên các biện luận khoa học. Ngoài ra Luận văn còn tiến hành các phép đo và tính toán xác định hoạt độ của một số đồng vị phóng xạ có trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia máy gia tốc Cyclone 30 làm cơ sở tham khảo cho công tác quản lý và lưu giữ các vật liệu phóng xạ trước khi thải ra môi trường. 2.1 SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRÊN MÁY MÁY GIA TỐC CYCLONE 30 TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC, BỆNH VIỆN TRUNG ƯƠNG QUÂN ĐỘI 108 2.1.1 Máy gia tốc Cyclone 30 [2] [15] Máy gia tốc Cyclone 30 (tên riêng của máy gia tốc cyclotron 30MeV của hãng IBA Bỉ) là máy gia tốc vòng có tần số ổn định, trường không đổi, có thể gia tốc H- tới năng lượng cực đại 30 MeV. Năng lượng chùm ion chiết (beam) có thể thay đổi từ 15 đến 30 MeV với cường độ lên đến 350 µA. 19 Hình 2.1. Máy gia tốc Cyclone 30 của hãng IBA. Nguyên lý cấu tạo máy gia tốc Cyclone 30 Các hệ thống quan trọng cấu thành Cyclone 30 bao gồm: Nguồn ion (Ion Source); Hệ thống nam châm chính (Main magnet System); Hệ thống RF (radio frequency System); Hệ thống bơm chùm ion dọc trục (Axial Injection); Hệ thống chiết chùm (tripper); Hệ thống chân không (Vacuum System); Các đường chùm (Beam line); Bia (Target). Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống máy gia tốc Cyclone 30. 20 a. Nguồn ion: Nguồn ion được cung cấp từ plasma đa cực tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu đặt dưới các tấm mạ nhôm. Bên trong buồng chứa khí H2, các phân tử hydro chuyển động hỗn loạn vì nhiệt, khi tiếp xúc với các điện tử mang năng lượng phát ra từ ca-tốt được nung nóng, sẽ xảy ra phản ứng: H2 → ionH − Hình 2.3. Sơ lược cấu tạo nguồn ion. b. Hệ thống bơm chùm ion dọc trục (axial Injection): Hệ thống bơm chùm ion dọc trục là bộ phận chuyển H- được sinh ta từ nguồn ion tới trung tâm của máy gia tốc, các bộ phận chính bao gồm: - Nam châm lái: Cho phép di chuyển chùm sang bên dọc theo hai trục X và Y vuông góc với nhau và với trục bơm; - Thấu kính tĩnh điện Einzell: Có tác dụng hội tụ chùm yếu; - Thấu kính solenoid (Glazer): Có tác dụng hội tụ chùm mạnh; - Bộ gom hạt (puller): Nguồn ion được tạo ra là dòng liên tục, nhưng do tính chất tuần hoàn của cyclotron chỉ cho phép khoảng 10% chùm được gia tốc. Bộ gom hoạt động theo tốc độ của các hạt, tăng số hạt tới D đúng pha gia tốc; - Bơm tĩnh điện: Đẩy chùm gia tốc xuống đường bơm tới từ trường của cyclotron. 21 Hình 2.4. Sơ lược cấu tạo hệ thống bơm chùm ion dọc trục. c. Hệ thống RF: Hệ thống RF cung cấp điện trường dao dộng để đẩy các ion qua các khe gia tốc, là nơi mà chúng thu nhận năng lượng sau mỗi vòng, cho tới khi đạt tới năng lượng mong muốn ở bán kính chiết. Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống RF, Các điện cực Dee, lỗ và khớp nối RF. Hệ thống RF về cơ bản là hệ thống khuếch đại năng lượng cao, khuếch đại sóng sin của bộ dao động thạch anh nhỏ tới năng lượng 25 hoặc 40kW. Năng lượng RF cấp tới hai cặp điện cực gia tốc phẳng đối diện bên trong cyclotron. d. Hệ thống nam châm chính (Main magnet System): Tạo ra từ trường đều có phương vuông góc với mặt phẳng chuyển động của hạt được gia tốc. Đặc tính của hệ thống nam châm chính gồm: Số lượng các sector: 4; góc các sector: 54-58 độ; Cường độ từ trường vùng đồi: 1,7 Tesla; Cường độ từ trường vùng rãnh: 0,12 Tesla; Năng lượng dòng một chiều trong các cuộn dây: 7,2 kW. 22 e. Hệ thống chân không: Hệ thống chân không trong cyclotron phải đảm bảo độ chân không cao để tránh sự ion hóa các điện tích bởi các khí dư. Buồng ion và hệ thống dẫn chùm tia được hút chân không đến 10−8 − 10−10 bar, buồng cyclotron được hút chân không đến 5 × 10−10 bar. g. Đường chùm (Beam line): Sau khi ra khỏi cyclotron, dòng proton này sẽ được truyền qua đường chùm (beam line) đến kích hoạt bia đã được làm giàu tạo ra các đồng vị phóng xạ. Đường chùm là một ống được chế tạo bằng nhôm để hạn chế việc kích hoạt. Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo đường chùm. h. Hệ thống triết chùm: Được đặt cuối đường chùm để tách chùm tia đến các cổng đã được lắp đặt hệ thống bia. Hệ thống chiết chùm lấy điện tử của các ion khi chúng đi qua lá carbon. Chùm hạt sau khi đi qua lá các bon là proton mang điện dương được lái ra ngoài bởi từ trường đến các đường chiết chùm tia. 23 Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý đưa proton ra. Có 5 cổng chiết chùm tia được lắp trên buồng chân không của nam châm chuyển mạch. Vai trò của nam châm chuyển mạch là lái chùm tới một trong các cổng đó. Hình 2.8. Giản đồ miêu tả dòng proton có thể chuyển ra ở 5 cổng khác nhau. i. Hệ thống bia: Nằm bên ngoài cyclotron, có 3 loại vật liệu bia là: rắn, lỏng, khí. Chùm proton năng lượng cao bắn vào bia tạo ra các phản ứng hạt nhân, từ đó sinh ra các đồng vị phóng xạ. Bảng 2.1. Một số phản ứng hạt nhân tại hệ thống bia. Đồng vị Phản ứng hạt nhân Vật liệu bia Công thức hóa học của sản phẩm đồng vị 15O 15N(p,n)O15 15N2 + 16O2 (2.5%) [15O]O2 24 13N 16O(p,α)N13 5mM ethanol trong nước vô trùng [13N]NH4 11C 14N(p,α)C11 15N2 + 16O2 (1%) [11C]CO2 18F 18O(p,n)F18 H218Oc [18F]F- 18F 18O(p,n)F18 18O2 [18F]F2e j. Hệ điều khiển: Việc điều khiển hoạt động của cyclotron thông qua hệ thống tự động thiết kế linh hoạt, tin cậy, được xây dựng xung quanh bộ điều khiển logic lập trình PLC – Siemens simatic S7-400, chạy trên PC. 2.1.2 Hệ hotcell tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ 18F-FDG [4] Hiện tại máy gia tốc cyclone 30 tại Trung tâm máy gia tốc 30 MeV - Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 được sử dụng chủ yếu để sản xuất đồng vị 18F là nhân phóng xạ positron dùng cho máy chụp hình cắt lớp bức xạ positron (Positron Emission Tomography-PET).18F được tạo ra tại buồng bia lỏng theo phản ứng hạt nhân 18O(p,α)18F trong khoảng 20-30 phút ở điều kiện năng lượng chùm tia proton 18 MeV, cường đội chùm tia khoảng 35-40 μA. Sản phẩm 18F được tạo ra có hoạt độ 1000 – 1200 mCi sau đó sẽ được dẫn truyền vào hệ tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ (hệ hotcell). Tại đây một phần 18F sẽ được tổng hợp thành FDG, 1 phần sẽ đi vào lọ thải. Sau khi tổng hợp xong, hệ hotcell sẽ tự động chia liều tùy theo lượng hoạt độ mỗi liều đã được đặt trước bởi kỹ thuật viên cho việc kiểm nghiệm hoặc cho các đơn vị sử dụng. Hệ chia liều là hệ thống rôbốt được thiết kế với độ an toàn rất cao trong việc che chắn bức xạ đồng thời có hệ thống giám sát liều lượng bên trong và bên ngoài đi kèm. 25 Hình 2.9. Hình dạng bề ngoài (trái) và bên trong (phải) của hệ thống hotcell. Phần bên trong hệ hotcell là khu vực tiếp xúc trực tiếp với chất phóng xạ, được thực hiện bởi cánh tay rôbốt rất linh hoạt có 6 bậc tự do. Để quan sát quá trình tổng hợp, chia liều và hoạt động của cánh tay rôbốt, có một tấm cửa thủy tinh chì dày 75 mm, kích thước 140 x 140 mm. Hình 2.10. Cửa sổ thủy tinh chì để quan sát hoạt động của cánh tay rôbốt. Việc chia liều dược chất phóng xạ được đảm bảo độ chính xác cao bằng hệ thống Theodorico lập trình chia liều tự động cho rôbốt bằng máy tính. 26 Hình 2.11. Điều khiển hệ thống hoạt động thông qua máy tính bên ngoài. 2.1.3. Quy trình sản xuất dược chất phóng xạ18F-FDG [4] [16] a. Giới thiệu chung về 18F-FDG 18F-FDG là một dạng tương tự của đường glucose trong đó nhóm hydroxyl trên một nguyên tử C của một phân tử glucose được thay thế bằng một nguyên tử F. 18F- FDG có tên hóa học là Fluoro deoxy glucose, khối lượng phân tử 181.15 g/mol. Hình 2.12. Cấu trúc phân tử 18F-FDG. - Dạng hóa học: 18F-FDG - Phản ứng trên bia: 18O (p,n) 18F - Thời gian bán rã T1/2 = 110 phút - Vật liệu bia: H218O - Năng lượng chùm proton: 18 MeV 27 - Thời gian chiếu: 60 phút cho 400µl hoặc 120 phút cho 2 ml - Hoạt độ (mCi): 700 (400µl), 5000 (2ml) b. Quy trình sản xuất 18F-FDG Các giai đoạn sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG gồm: - Chuẩn bị bia, bia dùng cho sản xuất 18F là bia nước giàu 18O; - Tính toán tối ưu các điều kiện chiếu xạ và chiếu bia; - Xử lý hóa học bia nóng sau khi đã được chiếu xạ; - Tổng hợp 18F thành dược chất phóng xạ 18F-FDG; - Chia liều dược chất phóng xạ 18F-FDG; - Kiểm nghiệm dược chất18F-FDG đáp ứng các tiêu chuẩn dược chất; Trong các giai đoạn sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG, giai đoạn tổng hợp, chia liều và vận chuyển dược chất phóng xạ là khoảng thời gian chủ yếu gây nên liều chiếu cho các nhân viên ngay tại thời điểm sản xuất. Quá trình xử lý, lưu giữ chất thải phóng xạ sinh ra trong quá trình sản xuất 18F-FDG cũng có nguy cơ làm tăng liều chiếu xạ đối với các nhân viên. Ngoài ra như đã trình bày tại Chương 1, một số vật liệu nằm trong hệ thống máy gia tốc có thể bị chiếu xạ và kích hoạt trở thành vật liệu phóng xạ, do đó trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa máy gia tốc, đặc biệt là tại buồng bia có thể gây liều chiếu xạ thêm cho nhân viên. 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1. Khảo sát suất liều gamma a. Phương pháp và vị trí đo Khảo sát phông và suất liều bức xạ gamma tại các vị trí cửa buồng bia (1), cửa phòng hệ hotcell (2), trung tâm phòng hotcell (3), hành lang đi lại (4), cách cửa buồng bia 0,5m (5), cách cửa buồng bia 4m (6) thể hiện trên sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia 28 tốc hình 2.13, phòng lấy mẫu 18F-FDG (phòng Lab phân tích phổ gamma), phòng kiểm nghiệm 18F-FDG (phòng Lab sắc ký) trước, trong và sau khi sản xuất 18F-FDG. Đo suất liều gamma bên ngoài các container chứa dược chất phóng xạ 18F-FDG sau khi đã tổng hợp và bên ngoài xe kéo tay chở các container này. Các giá trị suất liều gamma được đo 03 lần và lấy giá trị trung bình. Hình 2.13. Sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia tốc và các điểm khảo sát suất liều bức xạ, nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt. b. Thiết bị đo Thiết bị sử dụng đo suất liều bức xạ gamma là máy phổ kế AT6102A cầm tay đa chức năng, bên trong có đầu dò nhấp nháy với tinh thể Na(TI) Ø40x40 mm và ống đếm Geiger-Muller. 29 Hình 2.14. Thiết bị AT6012A sử dụng đo suất liều bức xạ gamma. Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật đầu dò của phổ kế AT6102A. Loại đầu dò của phổ kế AT6012A Khoảng đo suất liều bức xạ gamma Khoảng năng lượng bức xạ gamma ghi nhận được (keV) Nal (Tl) 0.01 uSv/h - 300 uSv/h 50 - 3000 Geiger-Muller 10uSv/h-100 mSv/h 60 - 3000 2.2.2. Khảo sát suất liều neutron a. Phương pháp và vị trí đo Khảo sát phông và suất liều bức xạ neutron tại các vị trí 1, 2, 3, 4, 5, 6 trên sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia tốc hình 2.13 trước, trong và sau khi sản xuất 18F-FDG. Các giá trị suất liều neutron được đo 03 lần và lấy giá trị trung bình. b. Thiết bị đo [7] Nguyên lý ghi đo bức xạ neutron: Neutron năng lượng cao bay đến, bị làm chậm khi đi qua lớp polyetylen và trở thành neutron nhiệt. Sau đó đi vào ống chứa khí He-3, 30 tại đây neutron nhiệt sẽ phản ứng với He3 theo phương trình 3 3 0,764He n T p MeV    . Hình 2.15. Phản ứng giữa neutron và He3. Các hạt mang điện Triti và proton sẽ được phát hiện bởi đám mây tích điện được tạo ra trong vùng khí của ống đếm tỉ lệ hoặc ống đếm Gerger Muler. Thiết bị đo suất liều neutron được sử dụng trong Luận văn là Thermo FH 40 GL-10 có cấu tạo và đặc tính kỹ thuật được mô tả tại hình 2.16 và bảng 2.3. Cấu tạo Thermo FH 40 GL-10 gồm: ống trụ có vỏ dày làm bằng polyetylen; lớp bột Vonfram; ống đếm chứa khí He-3; vá cao su tẩm boric; tiền khuếch đại; màn hình hiển thị Led; cáp kết nối Hình 2.16. Máy đo Thermo (hình trái) và cấu tạo bên trong (hình phải). 31 Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật đầu dò neutron FH 40 GL-10. Dải đo (Cf-252) 1 nSv/h – 100 mSv/h Độ nhạy (Cf-252) 0,84 1s /(µSv/h) Dải năng lượng 25 meV – 5GeV Góc đo ± 20% tất cả các hướng Gamma truyền qua <5. 510 với 100 mSv/h (Cs137) Khí lấp đầy He3, 2 bar Kích thước/Khối lượng Φ 230 mm×h 340 mm/13,5 kg 2.2.3. Khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt a. Phương pháp, vị trí đo Như đã biết, Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30 MeV hiện chủ yếu chỉ sản xuất 18F-FDG, 18F là đồng vị phát bức xạ positron năng lượng 0.6335 MeV với suất ra 97%. Ngoài đồng vị chính 18F còn nhiều các đồng vị khác sinh ra trong quá trình bắn bia, đối tượng khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt không chỉ có positron và gamma mà có thể có cả beta- và alpha. Tuy nhiên trong quá trình khảo sát, chưa khi nào phát hiện được nhiễm bẩn phóng xạ alpha, do đó loại bức xạ gây nhiễm bẩn bề mặt được đánh giá trong Luận văn là bức xạ positron, beta- và gamma. Do quá trình sản xuất 18F-FDG là một chu trình khép kín, nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt thường có khả năng lớn nhất xảy ra tại phòng hotcell tổng hợp và chia liều 18F- FDG. Đo nhiễm bẩn bằng phương pháp trực tiếp, giữ đầu dò đo nhiễm bẩn cách bề mặt cần đo 0,1 cm tại các vị trí cách chân hệ hotcell 1m (B), 0,3m (C), sát chân hệ hotcell (B) thể hiện tại hình 2.17. Mỗi điểm đo 3 lần, mỗi lần đo trong thời gian 2 phút và lấy giá trị trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt. 32 Hình 2.17. Các vị trí đo độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt trong phòng hotcell. Ta thấy rằng tại vị trí cửa đưa vào, ra container chứa dược chất phóng xạ 18F- FDG có thể có khả năng nhiễm bẩn phóng xạ cao, tuy nhiên nếu thực hiện khảo sát độ nhiễm bẩn tại đây, kết quả đo sẽ không khách quan do bên trong hệ hotcell đang có dược chất phóng xạ 18F-FDG, do đó không thực hiện đo nhiễm bẩn phóng xạ tại vị trí này. b. Thiết bị đo Việc đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thiết bị Radiagem 2000 đi kèm đầu dò Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100. Hình 2.18. Thiết bị Radiagem 2000. Hình 2.19. Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100. Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100: Đầu dò có khả năng chỉ đo bức xạ alpha; chỉ đo bức xạ beta; cả bức xạ alpha và beta; cả bức xạ anpha, beta và gamma. Đầu dò sử Cửa đưa vào, ra container chứa dược chất phòng xạ 18F- FDG 33 dụng một tấm phim nhấp nháy ZnS(Ag) đặt lên trên một tấm plastic nhấp nháy dày 0.5mm. Diện tích phát hiện 102 cm2 (68 x 150 mm). Dải đo từ 0 – 10000 c/s. 2.2.4. Xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ bằng hệ phổ kế gamma [8] [9] [23] a. Phương pháp xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ Hiện nay, để xác định hoạt độ của một số đồng vị trong mẫu môi trường, phương pháp thường được sử dụng nhiều đó là phương pháp tuyệt đối. Trong phương pháp này, chúng ta cần phải xác định được hiệu suất ghi đối với đỉnh năng lượng tia gamma phát ra tương ứng với dạng hình học của mẫu. Chính điều này đặt ra nhu cầu xây dựng đường cong hiệu suất đối với detector ứng với từng đỉnh năng lượng theo độ cao. Việc xây dựng đường cong hiệu suất này giúp tính toán hoạt độ phóng xạ của các mẫu đo có dạng hình học nhất định. Đường cong hiệu suất ghi là đường mô tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi vào năng lượng bức xạ gamma. Hiệu suất ghi đỉnh của detector ηh(E) được tính theo công thức: ηh(E) = N IγAfsumt [7] [8] [9] (2.1) Trong đó: N: diện tích (số đếm) của đỉnh năng lượng quan tâm, Iγ [%]: là hiệu suất phát gamma ứng với năng lượng Eγ A [Bq]: hoạt độ của mẫu tại thời điểm đo fsum: hệ số hiệu chỉnh cho hiệu ứng trùng phùng tổng t [s]: thời gian đo mẫu Ngoài ra còn có các hiệu chỉnh khác như: tự hấp thụ, hình học đo Hiệu suất ghi đỉnh là hàm theo năng lượng, ηh(E) có dạng: ln[ηh(E)] = a0 + a1.ln(E) + a2.[ln(E)]2 + a3.[ln(E)]3 + a4.[ln(E)]4. [23] (2.2) Do vậy, đầu tiên cần xác định hiệu suất ghi ηh(E) tương ứng với từng đỉnh năng lượng E của mẫu nguồn chuẩn, sau đó làm khớp bộ số liệu đo được với hàm tại biểu thức (2.2) nêu trên để xác định hệ số ai. Sau khi đã xác định được hiệu suất ghi đỉnh ηh(E), áp dụng vào biểu thức (2.1) ta sẽ tính được hoạt độ A[Bq] của các đồng vị phóng xạ có trong mẫu cần phân tích. 34 b. Hệ phổ kế gamma bán dẫn dùng xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ [23] Phổ kế gamma với detector bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu cơ bản cũng như ứng dụng của khoa học và công nghệ hạt nhân. Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron 30MeV – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 hiện được trang bị một hệ phổ kế gamma bán dẫn dải năng lượng rộng BEGe- Canberra, với tinh thể có đường kính 80.5mm, diện tích 5000 mm2, chiều dày 31mm, làm lạnh bằng ni tơ lỏng do hãng Canberra chế tạo. Hệ phổ kế gamma này được sử dụng tại Trung tâm cho công tác kiểm nghiệm dược chất phóng xạ và nghiên cứu. Trong phạm vi của Luận văn, hệ phổ kế gamma này được sử dụng để xác định hoạt độ của một số đồng vị phóng xạ có trong các màng mỏng của cửa sổ buồng bia máy gia tốc (lá Havar). Màng mỏng này bị chiếu xạ và kích hoạt bởi chùm proton trong quá trình bắn phá bia tạo ra các đồng vị phóng xạ 18F. Sơ lược cấu tạo hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe- Canberra Cấu tạo hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra gồm: buồng chì, detector bán dẫn Ge giải năng lượng rộng (BEGe), các hệ điện tử như tiền khuếch đại, khuếch đại phổ, bộ biến đổi tương tự số (ADC), máy phân tích biên độ nhiều kênh (MCA), nguồn nuôi cao áp Hình 2.20. Sơ đồ khối hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra. Hệ phổ kế gamma tại Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeVđược sử dụng trong luận văn này không có các khối cao áp, khuếch đại như các hệ thông thường mà chúng đã được tích hợp vào khối phân tích phổ số (DSA-1000) sẽ được trình bày dưới đây. 35 Một số đặc trưng kỹ thuật của hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra tại Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeV Detector BEGe: Có dải năng lượng rộng từ 3 keV tới 3 MeV. Độ phân giải năng lượng ở vùng năng lượng thấp của BEGe tương đương với độ phân giải năng lượng của detector Ge năng lượng thấp, độ phân giải năng lượng ở vùng năng lượng cao tương đương với độ phân giải năng lượng của detector đối xứng trục chất lượng tốt. Khối phân tích số DSA-1000: Là thiết bị được tích hợp bộ phân tích đa kênh (MCA) 16000 kênh dựa trên kĩ thuật xử lý tín hiệu số tiên tiến (DSP). Khi kết hợp với máy tính, DSA-1000 sẽ trở thành thiết bị phân tích phổ hoàn chỉnh, có khả năng thu nhận và phân tích với chất lượng cao nhất. Thiết bị này tích hợp với phần lớn đầu dò hiện nay như HPGe, NaI, Si (Li), CDT hoặc Cd(Zn)Te. [18] DSA-1000 được vận hành thông qua phần mềm phân tích phổ Genie 2000. Phần quan trọng nhất của DSA-1000 là hệ thống phụ xử lý tín hiệu số. Không giống như hệ thống thường mà tại đó tín hiệu được số hóa ở cuối chuỗi xử lý tín hiệu, đối với DSA- 1000 thì tín hiệu được số hóa ở trước chuỗi xử lý tín hiệu. Phương pháp này giúp giảm thiểu số mạch tương tự dẫn đến tăng tính ổn định, tính chính xác. [18] Hình 2.21. Khối phân tích số DSA-1000. Buồng chì: Để giảm bớt phông do các đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo phân bố xung quanh detector làm ảnh hưởng tới kết quả phân tích phổ gamma đo được, 36 điều tất yếu là phải có vật liệu che chắn thích hợp. Với detector BEGe dạng thẳng đứng sử dụng buồng chì có vỏ ngoài làm bằng thép cacbon. [23] 37 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 3.1. SUẤT LIỀU BỨC XẠ TẠI MỘT SỐ VỊ TRÍ QUAN TRỌNG TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC CYCLOTRON 30 MeV TRONG QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT 18F-FDG Suất liều bức xạ gamma được khảo sát tại các vị trí đã nêu tại Chương 2. Thời gian khảo sát thực hiện trong 6 lần sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG định kỳ (khoảng 02 tháng) được thể hiện tại bảng 3.1 như dưới đây. Bảng 3.1. Trung bình suất liều bức xạ gamma tại các vị trí trong khu vực kiểm soát Trung tâm máy gia tốc. Vị trí đo Điểm đặt thiết bị đo Trung bình suất liều bức xạ γ (µSv/h) Trước khi bắn chùm tia vào bia Trong quá trình bắn chùm tia vào bia Sau khi sản xuất 18F- FDG 60 phút Chuyển 18F từ buồng bia đến hotcell Phông bức xạ gamma: 0,11 µSv/h Cửa buồng Cyclotron Cách cửa 0,5m; cao 1m 0,11 ± 0,02 0,13 ± 0,03 0,11 ± 0,02 Không đo Cửa buồng bia Cách cửa 0,5m; cao 1m 0,13 ± 0,02 1,07 ± 0,20 0,16 ± 0,02 Cách cửa 4m; cao 1m Không đo 1,01 ± 0,22 Không đo Cửa phòng hotcell Tại cửa, cao 0,5m 0,12 ± 0,02 0,12 ± 0,01 0,10 ± 0,02 Phòng hotcell Trung tâm phòng, cao 0,5m 0,16 ± 0,01 0,16 ± 0,02 0,18 ± 0,01 0,43 ± 0,13 Vị trí đo Điểm đặt thiết bị đo Trung bình suất liều γ (µSv/h) Vận chuyển container chứa Cách container 0,2m 6,85 ± 0,67 38 dược chất phóng xạ liều đơn Cách xe chuyên chở 0,5m, cao 1m 0,26 ± 0,05 Vận chuyển container chứa dược chất phóng xạ liều tổng Cách container 0,2m 168,50 ± 5,99 Cách xe chuyên chở 0,5m, cao 1m 3,45 ± 0,67 Phòng Lab phân tích phổ gamma (lấy mẫu kiểm nghiệm) Cách phía sau bình phong chì nơi lấy mẫu 18F-FDG 0,2m 33,33 ± 2,34 Phòng Lab sắc ký (kiểm nghiệm dược chất phóng xạ) Nơi đặt hệ máy kiểm nghiệm dược chất phóng xạ 0,19 ± 0,01 Như đã trình bày tại Chương 1, bức xạ neutron là bức xạ tức thời sinh ra do các phản ứng hạt nhân trong quá trình vận hành máy gia tốc. Do thiết bị đo suất liều neutron Thermo FH 40 GL-10 dùng trong luận văn có độ đáp ứng về thời gian chậm, nên để đảm bảo tính chính xác kết quả đo suất liều neutron, trong quá trình vận hành máy gia tốc, thiết bị đo suất liều neutron được dùng để đo theo thứ tự thời gian từ các vị trí ít có khả năng có mặt của bức xạ neutron (cửa buồng cyclotron, cửa phòng hotcell, trong phòng hotcell) đến các vị trí phía trước cửa buồng bia. Kết quả cho thấy chỉ phát hiện được sự có mặt của bức xạ neutron tại vị trí cửa buồng bia trong quá trình bắn chùm tia gia tốc vào buồng bia, thể hiện ở bảng 3.2 dưới đây. Bảng 3.2. Trung bình suất liều bức xạ neutron tại các vị trí trong thời gian bắn chùm tia gia tốc vào buồng bia. Vị trí đo Điểm đặt thiết bị đo n (µSv/h) Cửa buồng bia (cách 0,5m; sát mặt đất) 3,32 ± 0,20 Cửa buồng bia (cách 0,5m; cao 1m) 1,37 ± 0,08 Các vị trí cửa buồng cyclotron, cửa phòng hotcell, trong phòng hotcell Không phát hiện có bức xạ neutron 39 3.1.1. Đánh giá kết quả đo Kết quả bảng 4.1 cho thấy suất liều bức xạ gamma tại các vị trí khu vực sản xuất 18F-FDG Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeV về cơ bản nằm trong giới hạn suất liều của khu vực kiểm soát. Chủ yếu suất liều bức xạ gamma tăng lên tại khu vực cửa buồng bia trong quá trình bắn chùm tia vào bia do xảy ra các phản ứng hạt