I. Thiết bị X-quang Y tế
Tại Việt Nam, các thiết bị bức xạ đang được ứng dụng rộng rãi, có hiệu quả vào nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội như sản xuất đồng vị; điều chế dược chất phóng xạ; chụp ảnh phóng xạ công nghiệp; soi kiểm tra an ninh, kiểm tra bo mạch điện tử; phân tích huỳnh quang tia x; đo mức trong công nghiệp; tuy nhiên, có ý nghĩa quan trọng nhất phải kể đến ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh tại các cơ sở y tế. Tính đến hết năm 2017, cả nước có hơn 8400 thiết bị chụp ảnh X-quang được cấp phép sử dụng trong chẩn đoán y tế, 48 máy gia tốc đang hoạt động điều trị bệnh nhân, 22 thiết bị xạ trị sử dụng nguồn phóng xạ. (VARANS).
1. Nguyên lý hoạt động
Máy chụp X quang là một thiết bị sử dụng rộng rãi và phổ biến trong chẩn đoán hình ảnh trên khắp cả nước, bất cứ bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương. Các ứng dụng tiêu biểu của X-quang chẩn đoán như: khảo sát cấu trúc các bộ phận của cơ thể như chụp xương khớp, chụp bụng, chụp sọ não, chụp cột sống, chụp phổi, chụp hệ tiết niệu, chụp mạch, dạ dày…Hiện nay, X quang được sử dụng rộng rãi và phổ biến trên khắp cả nước, bất cứ bệnh viện lớn hay nhỏ, từ trung ương đến địa phương.
Phương pháp tạo ảnh là sử dụng tia X để xây dựng và tái tạo lại hình ảnh về cấu trúc bên trong cơ thể; có vai trò quan trọng, giúp cho y bác sĩ chẩn đoán bệnh một cách dễ dàng, nhanh chóng và chính xác. Chùm tia X sau khi truyền qua vùng thăm khám của cơ thể thì suy giảm do bị hấp thụ bởi các cấu trúc bên trong cơ thể trong đó mức độ suy giảm phụ thuộc vào độ dày, mật độ của các cấu trúc mà nó đi qua. Chùm tia sau khi truyền qua được ghi nhận bởi hệ thống đầu dò bức xạ và xử lý hình ảnh để cho ra các hình ảnh phục vụ công việc chẩn đoán. Điểm khác biệt lớn nhất giữa các thế hệ máy X quang chính là hệ thống ghi nhận bức xạ và xử lý hình ảnh.
2. Cấu tạo và phân loại (http://www.inchemco.vn)
Về cấu tạo, thiết bị chụp ảnh X-quang Y tế có sự khác nhau tương đối giữa các thế hệ, nhưng cơ bản gồm các bộ phận :
- Khối phát tia X.
- Khối tạo cao thế.
- Bàn chụp, giá chụp, cột đỡ bóng.
- Khối điều khiển.
- Khối thu nhận/hiển thị hình ảnh
Có nhiều cách phân loại máy X-quang tùy vào hình dạng cấu trúc, chức năng, công nghệ xử lý ảnh…
- Theo cấu trúc: X-quang cố định, X-quang di động, X-quang xách tay.
- Theo công nghệ xứ lý ảnh: X-quang cổ điển (dùng film), X-quang chiếu (màn chiếu), X-quang kỹ thuật số gián tiếp (CR), X-quang kỹ thuật số trực tiếp (DR).
- X-quang cổ điển: Dùng hệ thống phim/bìa tăng quang để chụp các bộ phận của cơ thể. Phim được chứa trong cassette. Cassette được đặt sau vật cần chiếu, tia X sau khi xuyên qua được vật sẽ đến phim. Phim sau khi chụp được đưa vào phòng tối để xử lý bằng hóa chất hiện hình và định hình. Khi rửa phim người ta dùng dung dịch AgCl, những nơi nào tác dụng với tia X khi rửa sẽ không bị mất (có màu đen) còn nơi nào không tác dụng với tia X (đối với xương, tia X bị cản lại), khi rửa sẽ bị trôi (có màu trắng). Sau đó thực hiện đọc phim trên 1 hộp đèn đọc phim. Đây là một hình vĩnh viễn, không sửa đổi được, khó lưu trữ, sao lục và truy tìm.
- X-quang kỹ thuật số gián tiếp CR(Computed Radiography): Đây là hệ thống gần giống X-quang cổ điển, máy phát tia X và phim/bìa tăng quang được thay bằng tấm tạo ảnh (Imaging plate) có tráng lớp Phosphor lưu trữ (storage) và kích thích phát sáng (photostimulable luminescence). Tấm tạo ảnh khi được tia X chiếu lên sẽ tạo nên hình ảnh ẩn (latent image), sau đó tấm tạo ảnh này sẽ phát quang lần 2 khi được quét bởi 1 chùm tia laser trong bộ số hóa (digitizer), ánh sáng này được thu nhận (capture) và cho ra hình kỹ thuật số tức là có sự chuyển đổi từ hình dạng analog sang digital. Hình này sẽ được chuyển qua máy tính để được xử lý. Tấm tạo ảnh sẽ được xóa bởi nguồn ánh sáng trắng và tái sử dụng. Số lần tái sử dụng tùy thuộc vào công nghệ, chất liệu và hãng sản xuất tấm tạo ảnh.
- X-quang số trực tiếp DR (Direct Radiography): Kỹ thuật này giống máy chụp ảnh kỹ thuật số, vì cũng dùng nguyên tắc tương tự là bảng cảm ứng và cho hình ngay sau khi chụp. Nguyên tắc tạo ảnh là nhờ bảng cảm ứng (Sensor panel) cấu tạo do sự kết hợp của lớp nhấp nháy (Scintillator) gồm các lớp cesiumiodide/thallium và tấm phim mỏng transistor (TFT) với silicon vô định hình (amorphous silicon). Bảng cảm ứng này thay thế cặp phim/bìa tăng quang cổ điển, sau khi chụp sẽ chuyển hình và hiển thị trên màn hình máy tính sau khoảng 5 giây và có thể chụp tiếp ngay không cần xóa như CR.
- Ngày nay, nhờ sự phát triển của ngành điện tử và kỹ thuật số: thiết bị X-quang đã được sản xuất với công nghệ mới hiện đại như: thiết bị X–quang cao tần, thiết bị CT scanner, thiết bị X–quang chụp tuyến vú, thiết bị X-quang chụp mạch xóa nền DSA…
- Theo chức năng: X-quang thường quy, X-quang răng, X-quang vú, X-quang can thiệp…
II. An toàn bức xạ và quy định về kiểm định thiết bị chụp ảnh X-quang Y tế
Bên cạnh những hiệu quả to lớn trong công nghiệp, y học thì các chất phóng xạ và tia bức xạ cũng gây ra những hậu quả nguy hiểm đối với sức khỏe con người nếu sự tác động vượt quá giới hạn an toàn. An toàn bức xạ trong y tế luôn được các cơ sở y tế coi trọng. Từ những năm 30, ICRP (Ủy ban Quốc tế về An toàn bức xạ) đã khuyến cáo nên hạn chế tối đa việc tiếp xúc với tia bức xạ vượt quá mức liều an toàn. Khuyến cáo đó được bổ sung bằng những khuyến cáo giới hạn liều được điều chỉnh hàng năm. Các giới hạn khuyến cáo gần đây nhất được đưa ra năm 1990. Nó không là giới hạn bắt buộc, nhưng đã được thông qua như là quy tắc luật pháp ở nhiều nước. Khi làm việc hoặc thao tác với chất phóng xạ, và tia bức xạ cần mặc quần áo bảo hộ lao động và trang bị phòng hộ khác, được đeo tấm chì, đi găng tay cao su pha chì, mặc quần áo không thấm nước và tắm giặt sau giờ làm việc; điều này có tác dụng bảo vệ chống sự nhiễm xạ ngoại chiếu, nội chiếu và phần nào chống sự chiếu xạ (https://moh.gov.vn).
Thiết bị bức xạ ứng dụng trong y tế và thiết bị ghi đo bức xạ thuộc đối tượng phải quản lý theo quy định của Luật Năng lượng Nguyên tử. Điều kiện để được cấp giấy phép tiến hành công việc bức xạ sử dụng, vận hành thiết bị bức xạ ứng dụng trong y tế ngoài các điều kiện về con người và các vấn đề bảo đảm an toàn bức xạ, thiết bị bức xạ phải bảo đảm chất lượng đối với công việc sử dụng. Theo quy định của Luật Năng lượng nguyên tử các thiết bị thiết bị bức xạ bao gồm cả các thiết bị ứng dụng trong y tế và thiết bị ghi đo bức xạ phải được kiểm định và hiệu chuẩn định kỳ (https://www.varans.vn). Điều 9, thông tư liên tịch số 13 13/2014/TTLT-BKHCN-BYT quy định cơ sở y tế phải thực hiện việc kiểm định đối với các thiết bị bức xạ được sử dụng tại cơ sở mình như sau:
1) Cơ sở y tế phải thực hiện việc kiểm định đối với các thiết bị bức xạ được sử dụng tại cơ sở mình như sau:
a) Trước khi đưa vào sử dụng lần đầu tiên;
b) Định kỳ một năm một lần đối với thiết bị xạ trị, thiết bị chụp cắt lớp vi tính CT scanner, thiết bị X – quang tăng sáng truyền hình và định kỳ hai năm một lần đối với các thiết bị X – quang chẩn đoán trong y tế khác kể từ ngày đưa vào sử dụng;
c) Sau khi lắp đặt lại hoặc sửa chữa thiết bị;
d) Thiết bị xạ trị ngoài việc thực hiện kiểm định quy định tại các Điểm a, b và c Khoản này phải thực hiện kiểm tra chuẩn liều chiếu xạ theo tần suất do nhà sản xuất khuyến cáo.
2) Nếu kết quả kiểm định cho thấy các thông số vận hành liên quan đến an toàn của thiết bị bức xạ lệch khỏi giá trị cho phép, thiết bị phải hiệu chuẩn mới được cho phép tiếp tục sử dụng; việc kiểm tra, kiểm định phải được thực hiện theo quy trình do nhà sản xuất cung cấp hoặc theo tiêu chuẩn quốc gia tương ứng.
3) Thiết bị đo bức xạ (thiết bị đo suất liều bức xạ, thiết bị đo nhiễm bẩn bề mặt, máy đo chuẩn liều thuốc phóng xạ) phải được kiểm định ban đầu, sau khi sửa chữa và định kỳ hằng năm.
4) Việc kiểm định, hiệu chuẩn thiết bị bức xạ và thiết bị đo bức xạ phải được thực hiện bởi tổ chức, cá nhân được Bộ Khoa học và Công nghệ cấp đăng ký hoạt động dịch vụ kiểm định, hiệu chuẩn.
III. Các chỉ tiêu kỹ thuật trong Kiểm định thiết bị X-Quang chẩn đoán Y tế
Thông tư 14/2018/TT-BKHCN ban hành 03 quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với thiết bị X-quang trong Y tế: Thiết bị X-quang phải đáp ứng các yêu cầu chấp nhận nêu tại Bảng 1 của Quy chuẩn kỹ thuật này.
Bảng 1. Yêu cầu chấp nhận đối với thiết bị X-quang
| TT | Thông số kiểm tra | Yêu cầu chấp nhận |
| I | Kiểm tra ngoại quan | |
| 1 | Thông tin thiết bị | Thiết bị phải có nhãn mác hoặc hồ sơ thể hiện đầy đủ các thông tin về quốc gia/hãng sản xuất, mã hiệu, năm sản xuất, công suất thiết bị, số xêri của thiết bị và các bộ phận chính cấu thành thiết bị (trường hợp thiết bị bị mất hoặc mờ số xêri, tổ chức thực hiện kiểm định phải đánh số xêri cho thiết bị). |
| 2 | Bộ chuyển mạch (hoặc nút bấm đối với loại thiết bị chỉ thị số) để đặt chế độ điện áp đỉnh, dòng bóng phát và thời gian phát tia hoặc hằng số phát tia | Bộ chuyển mạch (hoặc nút bấm) phải hoạt động tốt, các đèn chỉ thị và đồng hồ chỉ thị thông số làm việc của thiết bị phải chỉ thị đúng, rõ ràng và dễ quan sát. |
| 3 | Bộ phận và cơ cấu cơ khí | Bộ phận và cơ cấu cơ khí phải hoạt động tốt, dịch chuyển nhẹ nhàng, chắc chắn và an toàn. |
| 4 | Độ chính xác thước chỉ thị khoảng cách | Độ lệch giữa giá trị chỉ thị của thước trên thiết bị với giá trị đo thực tế không được vượt quá 2 cm tại khoảng cách 100 cm từ tiêu điểm bóng phát tia X. |
| 5 | Tín hiệu cảnh báo thời điểm thiết bị phát tia | Có tín hiệu cảnh báo bằng âm thanh hoặc ánh sáng khi thiết bị phát tia. |
| 6 | Khả năng điều khiển phát tia từ xa | Cáp nối đủ dài hoặc điều khiển phát tia từ xa bảo đảm khoảng cách tối thiểu giữa người vận hành thiết bị và bóng phát tia X đạt 2 m. |
| II | Điện áp đỉnh | |
| 1 | Độ chính xác của điện áp đỉnh | Đối với điện áp đặt nhỏ hơn hoặc bằng 100 kV, độ lệch tương đối tính theo % của giá trị đo so với giá trị đặt phải nằm trong khoảng ± 10% giá trị đặt.Đối với điện áp đặt lớn hơn 100 kV, độ lệch tuyệt đối tính theo kV của giá trị đo so với giá trị đặt phải nằm trong khoảng ± 10 kV. |
| 2 | Độ lặp lại của điện áp đỉnh | Độ lệch tương đối lớn nhất giữa giá trị điện áp đỉnh đo được so với giá trị điện áp đỉnh trung bình của ít nhất 3 lần đo với cùng thông số đặt phải nằm trong khoảng ± 5%. |
| III | Thời gian phát tia (không áp dụng kiểm tra thông số này đối với thiết bị X-quang chỉ có chế độ đặt hằng số phát tia) | |
| 1 | Độ chính xác thời gian phát tia | Độ lệch tương đối giữa giá trị thời gian phát tia đo được so với giá trị thời gian phát tia đặt phải nằm trong khoảng ± 20% đối với thời gian phát tia đặt lớn hơn hoặc bằng 100 ms và ± 30% đối với thời gian phát tia đặt nhỏ hơn 100 ms. |
| IV | Liều lối ra | |
| 1 | Độ lặp lại liều lối ra | Độ lệch tương đối giữa giá trị liều đo được lớn nhất và nhỏ nhất so với giá trị liều lối ra trung bình của ít nhất 5 lần đo với cùng thông số đặt phải nằm trong khoảng ± 20%. |
| 2 | Độ tuyến tính liều lối ra | Độ tuyến tính liều lối ra phải nằm trong khoảng ± 20%. |
| V | Tiêu điểm, đặc trưng chùm tia và lọc chùm tia | |
| 1 | Kích thước tiêu điểm hiệu dụng | Mức thay đổi của kích thước tiêu điểm hiệu dụng so với kích thước tiêu điểm hiệu dụng danh định không vượt quá mức cho phép nêu tại Bảng 2 của Quy chuẩn kỹ thuật này. |
| 2 | Độ chuẩn trực của chùm tia X | Độ lệch chuẩn trực của chùm tia X không vượt quá 1,50. |
| 3 | Độ trùng khít giữa trường sáng và trường xạ | Độ lệch một cạnh giữa hai trường không vượt quá 2% khoảng cách từ tiêu điểm đến bộ ghi nhận hình ảnh, tổng độ lệch hai cạnh theo mỗi trục không vượt quá 3% khoảng cách từ tiêu điểm đến bộ ghi nhận hình ảnh và tổng độ lệch các cạnh theo cả 2 trục không vượt quá 4% khoảng cách từ tiêu điểm đến bộ ghi nhận hình ảnh. |
| 4 | Lọc chùm tia sơ cấp – Đánh giá HVL | HVL không được nhỏ hơn giá trị tối thiểu cho phép nêu tại Bảng 3 của Quy chuẩn kỹ thuật này. |
Bảng 2. Yêu cầu chấp nhận đối với kích thước tiêu điểm hiệu dụng
| Kích thước tiêu điểm hiệu dụng danh định ghi trên bóng phát tia X(mm) | Mức thay đổi cho phép của kích thước tiêu điểm hiệu dụng so với kích thước tiêu điểm hiệu dụng danh định(%) |
| ≤ 0,8 | 50 |
| từ > 0,8 đến 1,5 | 40 |
| > 1,5 | 30 |
Bảng 3. Giá trị HVL tối thiểu tại các giá trị điện áp đỉnh khác nhau
|
Điện áp đỉnh (kV) |
HVL tối thiểu (mmAl) |
| <> | Áp dụng ngoại suy tuyến tính |
| 50 | 1,5 |
| 60 | 1,8 |
| 70 | 2,1 |
| 80 | 2,3 |
| 90 | 2,5 |
| 100 | 2,7 |
| 110 | 3,0 |
| 120 | 3,2 |
| 130 | 3,5 |
| 140 | 3,8 |
| 150 | 4,1 |
| > 150 | Áp dụng ngoại suy tuyến tính |
IV. Quy trình kiểm định thiết bị X-Quang chẩn đoán Y tế
Thông tư 14/2018/TT-BKHCN quy định các phép kiểm tra nêu tại Bảng 4 dưới đây phải được thực hiện đầy đủ khi kiểm định thiết bị X-quang. Tổ chức thực hiện kiểm định phải có đủ và sử dụng các thiết bị đo, dụng cụ kiểm tra quy định trong Bảng 5 dưới đây. Tổ chức thực hiện kiểm định có thể sử dụng phương pháp kiểm tra và thiết bị đo, dụng cụ kiểm tra khác so với quy định tại Phụ lục của Quy chuẩn kỹ thuật này với điều kiện phải đánh giá được đầy đủ các thông số kiểm tra như quy định tại Bảng 1.
Bảng 4. Các phép kiểm tra trong kiểm định thiết bị X-quang
| TT | Tên phép kiểm tra |
| 1 | Kiểm tra ngoại quan |
| 2 | Kiểm tra điện áp đỉnh |
| 3 | Kiểm tra độ chính xác thời gian phát tia |
| 4 | Kiểm tra liều lối ra |
| 5 | Kiểm tra kích thước tiêu điểm hiệu dụng |
| 6 | Kiểm tra độ chuẩn trực của chùm tia |
| 7 | Kiểm tra độ trùng khít giữa trường sáng và trường xạ |
| 8 | Kiểm tra lọc chùm tia sơ cấp – Đánh giá HVL |
Bảng 5. Thiết bị đo, dụng cụ kiểm tra phục vụ kiểm định
| STT | Thiết bị đo, dụng cụ kiểm tra |
| 1 | Thiết bị đo đa chức năng hoặc thiết bị đo điện áp đỉnh, thời gian phát tia và thiết bị đo liều, với các thông số kỹ thuật tối thiểu:- Dải đo điện áp: (35÷150) kV, độ phân giải: 0,1 kV, độ chính xác: ± 2%;- Dải đo thời gian: (0÷20) s, độ chính xác: ± 5%;- Dải đo liều: (0,001÷2) R, độ chính xác: ± 7 %. |
| 2 | Thiết bị đo trực tiếp HVL hoặc các tấm lọc nhôm tinh khiết 99,99% với kích thước 10 cm x10 cm, chiều dày 0,5 mm và 1 mm |
| 3 | Dụng cụ kiểm tra kích thước tiêu điểm hiệu dụng |
| 4 | Dụng cụ kiểm tra độ chuẩn trực của chùm tia |
| 5 | Dụng cụ kiểm tra độ trùng khít giữa trường sáng và trường xạ |
| 6 | Thước đo độ dài chính xác đến mm và thước kiểm tra độ thăng bằng |
V. Vị trí việc làm của Cử nhân-Kỹ sư Kỹ thuật Hạt nhân (PH2)
Theo thống kê của Cục An toàn Bức xạ Hạt nhân (VARANS) hiện trên cả nước có hơn 70 cơ sở được cấp phép tiến hành dịch vụ kiểm xạ. Đây chính là các đơn vị tuyển dụng nguồn nhân lực tốt nghiệp từ các đơn vị đào tạo về Kỹ thuật Hạt nhân (Danh sách các cơ sở thực hiện dịch vụ kiểm xạ được cấp phép)
Sinh viên tốt nghiệp Cử nhân, Kỹ sư Kỹ thuật Hạt nhân tại Đại học Bách khoa Hà nội có các kiến thức, kỹ năng và năng lực hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu vị trí công việc kiểm định thiết bị bức xạ X-quang Y tế, cụ thể như sau:
- Nắm vững và vận dụng được các kiến thức đại cương về khoa học tự nhiên để mô tả, tính toán và mô phỏng các quá trình vật lý được áp dụng trong các lĩnh vực Kỹ thuật Hạt nhân
- Hiểu biết và áp dụng được các kiến thức cơ sở của ngành học để xác định, phân tích nguyên lý và quá trình hoạt động của các hệ thống thiết bị kỹ thuật ứng dụng trong lĩnh vực Kỹ thuật Hạt nhân
- Áp dụng kiến thức cốt lõi ngành học Kỹ thuật Hạt nhân nhằm khai thác sử dụng các phương pháp đo đạc, tính toán các thông số vật lý; sử dụng các công cụ hiện đại để thực hiện các giải pháp kỹ thuật trong các hệ thống thiết bị, hệ thống đo đạc & ứng dụng bức xạ hạt nhân; thiết kế chế tạo các thiết bị, hệ thống hạt nhân tiên tiến
Tổng hợp: TS. Nguyễn Văn Thái
English