LỜI MỞ ĐẦU
Khi nói đến bức xạ nói chung và bức xạ hạt nhân nói riêng mọi người thường
nghĩ ngay đến tác hại của nó. Tác hại của bức xạ hạt nhân được thể hiện rõ rệt qua
hậu quả hai quả bom nguyên tử mà Mỹ thả xuống Nhật Bản trong chiến tranh thế
giới thứ II. Và gần đây nhất là thảm họa nhà máy điện hạt nhân Trecnobưn, ngày
26 tháng tư năm 1986 và nhà máy Mayak, ngày 29 tháng 9 năm 1957[11].
Tuy nhiên, phục vụ cuộc sống nhằm kéo dài và nâng cao chất lượng cuộc sống
đó là mục đích của mọi ngành khoa học chân chính. Bức xạ hạt nhân khi sử dụng
với mục đính phá hoại hoặc trong những sự cố không kiểm soát thì nó có tác hại vô
cùng to lớn. Nhưng khi sử dụng với mục đích cải thiện, nâng cao chất lượng và
giúp ích cuộc sống thì bức xạ hạt nhân có rất nhiều ứng dụng quan trọng. Bức xạ
được sử dụng để phục vụ cuộc sống trong chiếu xạ, trong việc tạo giống mới và
trong điều trị ung thư.... Cơ sở vật lý và sinh học của việc sử dụng chùm bức xạ hạt
nhân nói chung và chùm photon Gamma nói riêng trong xạ trị là:
- Tương tác của chùm photon Gamma với vật chất.
- Các hiệu ứng sinh học xảy ra trong cơ thể sống khi chiếu chùm photon.
Trong cuộc sống có rất nhiều nguyên nhân và rất nhiều căn bệnh làm giảm tuổi
thọ con người hoặc làm cuộc sống trở nên vô nghĩa vì luôn bị hành hạ bởi những
cơn đau kéo dài. Một trong những nguyên nhân rất lớn gây hại cho cuộc sống là
bệnh ung thư.
Ung thư là một tập hợp các bệnh được biểu thị bởi sự phát triển lan rộng khối
u. “Vấn đề ung thư” là một vấn đề chăm sóc sức khỏe có ý nghĩa nhất ở Châu Âu,
vượt qua cả bệnh tim và là nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ tử vong cao. Ở Canada và
Mỹ có tới 130000 và 1200000 người mỗi năm được chuẩn đoán là mắc bệnh ung
thư [2]. Đặc biệt là ở những nước đang phát triển như Việt Nam các yếu tố môi
trường bị ô nhiễm, ăn uống chưa thực sự hợp vệ sinh …. là những nguyên nhân làm
gia tăng số người bị bệnh ung thư.
Việc điều trị ung thư bằng tia xạ đã có một quá trình lịch sử rất lâu dài có thể
nói từ năm 1895, khi Roentgen phát hiện ra tia X và tới ngày 27 tháng 10 năm 1951
bệnh nhân đầu tiên trên thế giới được điều trị bằng tia gamma Coban-60. Việc ra
đời sử dụng đồng vị phóng xạ để điều trị ung thư gặp khá nhiều vấn đề bất cập.

lượng 6MV và 15MV theo bề dày với kích thước trường chiếu khác nhau, từ đó xác
định vị trí điều trị. Đồng thời xác định phân bố liều hấp thụ khoảng cách tới trục
với bề dày khác nhau, từ đó đánh giá độ đồng đều và độ bằng phẳng của liều hấp
thụ.
Ngoài phần mở đầu kết luận bản luận văn này được chia thành ba chương.
Chương 1: Cơ sở của phương pháp xạ trị dùng chùm Photon đề cập đến cơ sở
vật lý và cơ sở sinh học của việc sử dụng chùm Photon trong xạ trị, quá trình
tương tác của photon với vật chất và với cơ thể sống, tác dụng sinh học của bức xạ
và các đơn vị đo liều lượng bức xạ.
Chương 2. Phương pháp thực nghiệm trình bày vắn tắt nguyên lý cấu tạo và
nguyên lý hoạt động của máy gia tốc Primus- Siemens, phương pháp thực nghiệm
xác định đặc trưng của chùm photon từ lối ra máy gia tốc.
Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận tiến hành thực nghiệm đo liều
hấp thụ tương đối của chùm photon trong phantom theo bề dày và khoảng cách tới
trục. Xây dựng đường cong liều hấp thụ tương đối của chùm photon trong phantom
theo bề dày và khoảng cách tới trục, từ đó tiến hành đánh giá chất lượng chùm
photon năng lượng 6 MV và 15MV phát ra từ máy gia tốc PRIMUS trong điều trị
ung thư tại Bệnh Viện K..
CHƯƠNG 1 :
CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ DÙNG CHÙM
PHOTON
1.1. Tương tác của bức xạ gamma với vật chất [7]
Bức xạ gamma là chùm hạt photon có năng lượng lớn. Khi đi trong môi
trường vật chất, chúng tương tác với môi trường thông qua các hiệu ứng: hiệu ứng
tán xạ, hiệu ứng hấp thụ quang điện, hiệu ứng tạo cặp và quang hạt nhân. Các hiện
tượng này có xảy ra hay không hoặc xảy ra với mức độ nào phụ thuộc vào năng
lượng của photon gamma và nguyên tử số của môi trường mà nó đi qua. Phương
pháp xạ trị sử dụng chùm gamma với mức năng lượng lớn nhất là 15 MeV nên ta
chỉ quan tâm tới các hiệu ứng hấp thụ quang điện, tán xạ Compton và hiện tượng
tạo cặp.

N
k
τρ
..=
trong đó:
ρ
là mật độ môi trường
M
A
: nguyên tử gam của chất hấp thụ
N
A
: Số Avogadro
(1.1)
Mặt khác để đặc trưng cho khả năng hãm bức xạ hạt nhân của một môi trường,
người ta thường dùng hệ số suy giảm khối. Hệ số suy giảm khối của một môi
trường đối với hiệu ứng quang điện được tính như sau:

ρ
µ
q
q
k
=
Từ hai công thức trên ta rút ra được công thức tính hệ số suy giảm khối do hấp thụ
quang điện của một môi trường theo hệ số suy giảm tuyến tính là:

a
A
A

=
trong đó Z là nguyên tử số của môi trường
I
K
và I
L
là thế năng ion hóa của lớp K và lớp L của nguyên tử môi trường.
Từ hai công thức trên ta thấy khi Z càng lớn thì hệ số hấp thụ quang điện càng
lớn. Nghĩa là hiện tượng quang điện xảy ra mạnh với với các chất có nguyên tử số
lớn hay các nguyên tố nặng. Mặt khác, khi năng lượng của bức xạ gamma tăng thì
tiết diện hấp thụ quang điện giảm theo hàm ɛ
-3
.
1.1.2. Tán xạ Compton
( 1.2 )
Khi
K
I>
ε
Khi
LK
II >>
ε
( 1.3 )
( 1.4 )
( 1.5 )
Theo sự tăng năng lượng của bức xạ gamma, khi tiết diện xảy ra hấp thụ
quang điện giảm thì tiết diện tán xạ Compton tăng lên, đây là quá trình chủ yếu làm
suy giảm năng lượng của bức xạ gamma đi trong môi trường vật chất.
Tán xạ Compton là quá trình tán xạ không đàn hồi của photon gamma với


Vì tán xạ Compton xảy ra trên electron tự do nên năng lượng của bức xạ
gamma tán xạ không phụ thuộc vào chất tán xạ mà chỉ phụ thuộc vào năng lượng
của bức xạ gamma tới và góc tán xạ. Khi xảy ra tán xạ, photon bị tán xạ có thể bay
theo góc tán xạ bất kỳ, nhưng xác suất tán xạ theo một góc nào đó lại phụ thuộc vào
năng lượng của bức xạ gamma tới và bản thân góc đó.
Đối với năng lượng của bức xạ gamma nhỏ, phân bố góc của bức xạ có tính
đối xứng qua góc tán xạ 90
o
. Năng lượng của bức xạ gamma càng tăng thì các bức
xạ gamma tán xạ càng có xu hướng ưu tiên về phía trước.
Khi lượng tử gamma bị tán xạ với một góc nhỏ thì năng lượng của nó thay
đổi không đáng kể, lúc đó electron bay theo phương gần vuông góc với nó. Khi
lượng tử gamma bị tán xạ với góc 180
o
thì electron bay ra theo hướng phía trước với
động năng cực đại.
Xác suất tán xạ Compton theo mọi hướng trên một electron gọi là xác suất
tán xạ Compton toàn phần trên một electron được tính theo công thức:

22
23
3
2
2
)21(
28
)21ln(
2
22

Hệ số suy giảm khối của quá trình tán xạ Compton được tính bằng công
thức:

CAaAAC
A
Z
NMN
σσµ






==
)/(

trong đó, Z và M
A
là nguyên tử số và nguyên tử lượng của chất tán xạ
N
A
là số Avôgađrô
1.1.3. Hiện tượng tạo cặp
Khi năng lượng của bức xạ gamma tiếp tục tăng lên, có thể xảy ra hiện tượng
tạo cặp. Đây là hiện tượng chỉ xảy ra trong trường Coulomb của hạt nhân hoặc một
electron, trong đó năng lượng của một photon gamma được biến đổi hoàn toàn
thành các hạt vật chất.
Xét quá trình tạo cặp xảy ra trong trường Coulomb của một hạt nhân. Khi
một photon năng lượng cao bay vào trong trường Coulomb của hạt nhân nó bị hấp

là khối lượng nghỉ của electron, T là động năng của cặp e
+
,e
-
; M
o
và M
là khối lượng của hạt nhân trước và sau khi tạo cặp; K là động năng giật lùi của hạt
nhân. Do M ≥ M
o
nên;

MeVcm
e
022,1..2
2
=≥
ε
Từ đó có thể thấy năng lượng nhỏ nhất của lượng tử gamma để có thể xảy ra hiện
tượng tạo cặp trong trường Coulomb của hạt nhân là 1,022 MeV. Năng lượng này
gọi là ngưỡng tạo cặp trong trường Coulomb của hạt nhân.
Người ta xác định tiết diện tạo cặp trong trường Coulomb của hạt nhân bằng
phương pháp thực nghiệm, thu được công thức tính gần đúng:

εσ
ln.
2
Z
tc
≈

người có khoảng 10
13
đến 10
14
tế bào. Tương tác giữa các bức xạ và cơ thể sống sẽ
gây nên những thay đổi trong tế bào hay gây đột biến dẫn đến hoạt động bất bình
thường, chẳng hạn phát triển nhanh chóng một cách hỗn loạn dẫn đến ung thư.
Tế bào gồm có một nhân ở giữa, một chất lỏng bao quanh gọi là bào tương,
bao bọc quanh bào tương là một màng gọi là màng tế bào. Mỗi bộ phận thực hiện
chức năng riêng rẽ.
- Màng tế bào thực hiện chao đổi chất với môi trường ngoài.
- Bào tương là nơi xảy ra các phản ứng hóa học, bẻ gãy các phân tử phức tạp
thành các phần tử đơn giản và lấy năng lượng nhiệt tỏa ra (dị hóa), hay tổng
hợp các phân tử cần thiết cho tế bào.
- Trong nhân có ADN là một đại phân tử hữu cơ chứa các thông tin quan trọng
để thực hiện sự tổng hợp chất.
( 1.13 )