본 연구는 핵의학과에서 많이 사용하고 있는 $^{99m}Tc$, $^{123}I$, $^{201}Tl$, $^{18}F$, $^{13}1I$를 비스무트 차폐체에 투과시킨 후 방사성동위원소의 종류와 측정 거리변화에 따라 차폐율을 알아보고자 하였다. 실험을 위해 납당량 0.25 mmPb, 비스무트 차폐체 6장을 두께가 두꺼워 질수록 1.50 mm까지 한 장씩 겹쳐 사용하였고, 거리를 30 cm, 50 cm, 100 cm로 두고 투과선량을 측정하였다. 그 결과 두께가 두꺼워질수록 차폐율이 높게 측정되었고 거리를 멀리할수록 측정값은 작아졌다. $^{99m}Tc$보다 $^{123}I$와 $^{201}Tl$의 차폐율이 가장 높게 나타나 차폐효과가 우수한 것을 확인하였고, $^{18}F$와 $^{131}I$는 고에너지와 ${\beta}$선으로 인해 차폐체가 없을때보다 차폐체가 있을때 차폐효과가 떨어지는 것으로 나타났다. 실험결과를 참고하여 방사성동위원소의 종류에 따라 비스무트 차폐체를 사용한다면 핵의학 종사자들의 피폭 저감화와 피폭관리 방안에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구는 핵의학과에서 많이 사용하고 있는 $^{99m}Tc$, $^{123}I$, $^{201}Tl$, $^{18}F$, $^{13}1I$를 비스무트 차폐체에 투과시킨 후 방사성동위원소의 종류와 측정 거리변화에 따라 차폐율을 알아보고자 하였다. 실험을 위해 납당량 0.25 mmPb, 비스무트 차폐체 6장을 두께가 두꺼워 질수록 1.50 mm까지 한 장씩 겹쳐 사용하였고, 거리를 30 cm, 50 cm, 100 cm로 두고 투과선량을 측정하였다. 그 결과 두께가 두꺼워질수록 차폐율이 높게 측정되었고 거리를 멀리할수록 측정값은 작아졌다. $^{99m}Tc$보다 $^{123}I$와 $^{201}Tl$의 차폐율이 가장 높게 나타나 차폐효과가 우수한 것을 확인하였고, $^{18}F$와 $^{131}I$는 고에너지와 ${\beta}$선으로 인해 차폐체가 없을때보다 차폐체가 있을때 차폐효과가 떨어지는 것으로 나타났다. 실험결과를 참고하여 방사성동위원소의 종류에 따라 비스무트 차폐체를 사용한다면 핵의학 종사자들의 피폭 저감화와 피폭관리 방안에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.
In this study, $^{99m}Tc$, $^{123}I$, $^{201}Tl$, $^{18}F$, and $^{131}I$, which are widely used in nuclear medicine, were transmitted through a bismuth shield. We investigated the shielding rates according to the type of radioisotope and the di...
In this study, $^{99m}Tc$, $^{123}I$, $^{201}Tl$, $^{18}F$, and $^{131}I$, which are widely used in nuclear medicine, were transmitted through a bismuth shield. We investigated the shielding rates according to the type of radioisotope and the distance of measurement. For the experiment, 6 sheets of lead equivalent 0.25 mm Pb of bismuth shielding material were stacked one by one up to 1.50 mm as the thickness increased. The distance was 30 cm, 50 cm, and 100 cm, and the transmission dose was measured. As a result, the shielding rates was measured as the thickness increased, and the measured value decreased as the distance increased. The shielding rate of $^{123}I$ and $^{201}Tl$ was higher than $^{99m}Tc$, $^{18}F$ and $^{131}I$ showed lower shielding effect when there is a shielding material than when there is no shielding material due to high energy and ${\beta}$ rays. Based on the results of experiments, it would be helpful to reduce the exposure of nuclear medicine workers and to manage the exposure if bismuth shields are used depending on the type of radioisotope.
In this study, $^{99m}Tc$, $^{123}I$, $^{201}Tl$, $^{18}F$, and $^{131}I$, which are widely used in nuclear medicine, were transmitted through a bismuth shield. We investigated the shielding rates according to the type of radioisotope and the distance of measurement. For the experiment, 6 sheets of lead equivalent 0.25 mm Pb of bismuth shielding material were stacked one by one up to 1.50 mm as the thickness increased. The distance was 30 cm, 50 cm, and 100 cm, and the transmission dose was measured. As a result, the shielding rates was measured as the thickness increased, and the measured value decreased as the distance increased. The shielding rate of $^{123}I$ and $^{201}Tl$ was higher than $^{99m}Tc$, $^{18}F$ and $^{131}I$ showed lower shielding effect when there is a shielding material than when there is no shielding material due to high energy and ${\beta}$ rays. Based on the results of experiments, it would be helpful to reduce the exposure of nuclear medicine workers and to manage the exposure if bismuth shields are used depending on the type of radioisotope.
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문제 정의
하지만 다양한 동위원소와 투과력이 강한 γ선을 사용하는 핵의학 환경에서의 연구들은 미미한 실정이다. 따라서 방사성동위원소에서 방출되는 감마선을 자체 제작한 비스무트에 조사하여 차폐율을 측정하고 차폐체의 두께와 거리변화에 따른 차폐율을 알아내어 비스무트의 효율성을 알아보고자 실험을 하였다.
I를 비스무트 차폐체에 투과시킨 후 방사성동위원소의 종류에 따라 차폐율과 거리변화에 따른 차폐율을 알아보고자 하였다. 또한 방사성동위원소 중에서 비스무트에 가장 차폐율이 높은 동위원소를 알아보았다. 결론적으로 123I와 201Tl을 이용하여 비스무트 차폐체를 투과시킨 차폐율은 99mTc보다 우수한 차폐효과가 있음을 확인하였고, 18F와 131I는 반대로 투과선량이 증가하는 결과와 차폐율이 감소하는 결과를 나타냈다.
본 연구는 핵의학과에서 많이 사용하고 있는 99mTc, 123I, 201Tl, 18F, 131I를 비스무트 차폐체에 투과시킨 후 방사성동위원소의 종류에 따라 차폐율과 거리변화에 따른 차폐율을 알아보고자 하였다. 또한 방사성동위원소 중에서 비스무트에 가장 차폐율이 높은 동위원소를 알아보았다.
제안 방법
2, 핵의학과에서 사용하고 있는 5가지 방사성동위원소인 99mTc 370 MBq, 201Tl 111 MBq, 18F 370 MBq, 131I 111MBq, 123I 111 MBq을 이용하였다. Fig. 3, 그리고 Dose calibrator(CRC-15R, USA)를 이용하여 각 방사성동위원소들의 정확한 양을 측정하였다. Fig.
바닥으로부터 높이 100 ㎝ 지점에 방사성동위원소를 위치시키고 동위원소로부터 30 ㎝, 50 ㎝, 100 ㎝ 떨어진 지점에 검출기를 위치시켰다. Fig. 5, 그 후 검출기로부터앞 2 ㎝ 지점에 비스무트 차폐체를 위치시킨 뒤 차폐체가 있을때와 없을때를 각 각 10회 반복측정하고 측정치의 오차를 줄이고자 최고와 최저를 뺀 나머지 값들을 평균치 하였다. 비스무트 차폐체 6장은 두께가 증가할수록 0.
γ선에 대한 시험방법은 없었기 때문에 X선 방호 용품류의 납당량 시험방법[12]과 선행연구[17]를 참고하여 실험을 하였다. 각 방사성동위 원소별로 비교하기 위해 동일한 거리 50 ㎝를 기준으로 동위원소들의 종류에 따른 차폐율을 비교하였다. Fig.
그래서 중량을 줄이고 차폐효율을 높이기 위해 납이 아닌 비스 무트나 텅스텐, 그리고 다른 물질들을 이용한 방호용 앞치마들이 연구, 공급되고 있다[15-16]. 그중 본 연구에서는 비스무트 차폐체를 이용하여 방사성동위원소의 종류에 따라 차폐율을 평가하였다. γ선에 대한 시험방법은 없었기 때문에 X선 방호 용품류의 납당량 시험방법[12]과 선행연구[17]를 참고하여 실험을 하였다.
50 ㎜까지 증가시켰고, 위와 같은 방법으로 5개의 방사성동위원소를 배치시켜 실험하였다. 마지막으로 차폐체를 투과하고 나온 방사선량 값을 기록하고 다음 차폐율 식에 의해 차폐율을 계산하고 평가하였다.
바닥으로부터 높이 100 ㎝ 지점에 방사성동위원소를 위치시키고 동위원소로부터 30 ㎝, 50 ㎝, 100 ㎝ 떨어진 지점에 검출기를 위치시켰다. Fig.
5, 그 후 검출기로부터앞 2 ㎝ 지점에 비스무트 차폐체를 위치시킨 뒤 차폐체가 있을때와 없을때를 각 각 10회 반복측정하고 측정치의 오차를 줄이고자 최고와 최저를 뺀 나머지 값들을 평균치 하였다. 비스무트 차폐체 6장은 두께가 증가할수록 0.25 ㎜를 하나씩 겹쳐 사용하여 0 ㎜, 0.25 ㎜, 0.50㎜, 0.75 ㎜, 1.0 ㎜, 1.25 ㎜, 1.50 ㎜까지 증가시켰고, 위와 같은 방법으로 5개의 방사성동위원소를 배치시켜 실험하였다. 마지막으로 차폐체를 투과하고 나온 방사선량 값을 기록하고 다음 차폐율 식에 의해 차폐율을 계산하고 평가하였다.
대상 데이터
1 차폐체를 투과한 선량값을 측정하기 위해서 Digital Survey meter(Inspector, USA)를 이용하였고Fig. 2, 핵의학과에서 사용하고 있는 5가지 방사성동위원소인 99mTc 370 MBq, 201Tl 111 MBq, 18F 370 MBq, 131I 111MBq, 123I 111 MBq을 이용하였다. Fig.
실험에 사용된 비스무트 차폐체 한 장은 납당량 0.25 ㎜Pb, 가로 20 ㎝, 세로 20㎝로 제작하여 총 6장을 만들었다. Fig.
이론/모형
γ선에 대한 시험방법은 없었기 때문에 X선 방호 용품류의 납당량 시험방법[12]과 선행연구[17]를 참고하여 실험을 하였다.
성능/효과
63mR/hr으로 측정되었다. 0.25㎜부터 1.50㎜까지 두께가 증가함에 따라 측정값은 작아졌지만, 0.25㎜를 사용할 때 30㎝에서 74.44mR/hr, 50㎝에서 24.82 mR/hr, 100㎝에서 8.10mR/hr으로 131 I와 마찬가지로 차폐체를 사용하지 않은 경우보다 측정값이 증가하였다. 18 F 차폐율의 결과를 보면 0.
1). 123 I의 차폐율 결과는 0.25 ㎜일때 60.71 %(30 ㎝), 53.29%(50 ㎝), 54.92%(100㎝)로 나타나 다른 방사성동 위원소를 사용 했을때 보다 가장 높은 차폐율을 보였고, 0.5㎜에서 75.92%(30㎝), 74.64%(50㎝), 74.42%(100㎝)의 차폐율을 나타냈으며, 1.50㎜일때 95.07%(30 ㎝), 93.12%(50㎝), 90.63%(100㎝)으로 90%를 모두 넘었다. Fig.
99mTc을 이용한 측정값 결과는 차폐체가 없을경우를 0 ㎜로 했을때 30 ㎝에서 11.41 mR/hr, 50 ㎝에서 4.11 mR/hr, 100 ㎝에서 1.17 mR/hr으로 측정되었다(Table. 1). 그리고 차폐체의 두께가 0.
각 방사성동위 원소별로 비교하기 위해 동일한 거리 50 ㎝를 기준으로 동위원소들의 종류에 따른 차폐율을 비교하였다. Fig. 11, 0.5 ㎜까지 분석한 결과 99mTc 보다 123I과 201Tl의 차폐율이 가장 높게 나타났는데 123I과 201Tl을 이용한 선행연구 들이 없었기에 직접 비교할 수 없었지만 비스무트 차폐 체와의 상호작용과 에너지차이 때문인 것으로 보여진다. 따라서 본 결과를 토대로 비스무트 차폐체는 123I과 201Tl 에 대해 차폐효과가 우수한 것을 확인하였다.
거리를 30㎝, 50㎝, 100 ㎝로 고정하고 123I을 방출시킨 후 차폐체의 두께를 0.25 ㎜씩 증가하여 1.50 ㎜까지 측정한 값은 두께가 두꺼워질수록 측정값은 작아졌고, 두께를 고정하고 거리의 변화를 주어 측정한 결과는 모든 거리에서 멀어질수록 측정값은 작아졌다(Table. 1). 123 I의 차폐율 결과는 0.
39%(100 ㎝)로 나타나 90% 이상의 차폐율을 보였다. 거리변화에 따른 차폐율은 50 ㎝ 거리에서 0.5 ㎜(45.66%), 0.75 ㎜(70.62%)를 사용할 경우 30 ㎝ (44.27%), 100 ㎝(40.58%) 거리보다 차폐율이 조금 증가하였고, 나머지 거리에서는 거리가 멀어질수록 차페율은 감소하는 것으로 나타냈다.
또한 방사성동위원소 중에서 비스무트에 가장 차폐율이 높은 동위원소를 알아보았다. 결론적으로 123I와 201Tl을 이용하여 비스무트 차폐체를 투과시킨 차폐율은 99mTc보다 우수한 차폐효과가 있음을 확인하였고, 18F와 131I는 반대로 투과선량이 증가하는 결과와 차폐율이 감소하는 결과를 나타냈다. 연구결과를 참고하여 비스무트로 만든 방호용 앞치마를 착용할 때에는 방사성동위원소 종류에 따라 사용한다면 피폭선량 감소에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.
1). 그리고 차폐체의 두께가 0.25 ㎜에서 1.50 ㎜까지 두꺼워질수록 측정값은 작아졌고, 거리가 30 ㎝, 50 ㎝, 100㎝로 멀어질수록 측정값은 작아졌다. 차폐율을 알아 보기위해 측정값을 차폐율로 변화시킨 결과를 살펴보면 0.
5 ㎜까지 분석한 결과 99mTc 보다 123I과 201Tl의 차폐율이 가장 높게 나타났는데 123I과 201Tl을 이용한 선행연구 들이 없었기에 직접 비교할 수 없었지만 비스무트 차폐 체와의 상호작용과 에너지차이 때문인 것으로 보여진다. 따라서 본 결과를 토대로 비스무트 차폐체는 123I과 201Tl 에 대해 차폐효과가 우수한 것을 확인하였다. 18F의 차폐율의 결과에서는 0.
50㎜로 증가할수록 측정값은 작아졌고, 거리가 30㎝에서 100 ㎝로 멀어질수록 작아졌다. 차폐율 결과는 0.25㎜에서 48.40%(30㎝), 46.40%(50㎝), 41.62%(100㎝)로 나타나 99mTc을 이용했을 경우보다 차폐율이 더 높게 나타났고, 99m Tc, 0.50㎜를 측정 했을때와 비슷한 결과를 보였다. Fig 7, 1.
50 ㎜까지 두꺼워질수록 측정값은 작아졌고, 거리가 30 ㎝, 50 ㎝, 100㎝로 멀어질수록 측정값은 작아졌다. 차폐율을 알아 보기위해 측정값을 차폐율로 변화시킨 결과를 살펴보면 0.25 ㎜에서 11.92 %(30 ㎝), 11.17%(50 ㎝), 10.23%(100㎝)로 10% 정도의 차폐율을 보였고, 0.50 ㎜에서는44.27%(30 ㎝), 45.66%(50 ㎝), 40.58%(100 ㎝)의 차폐율을 나타냈다. Fig.
1). 차폐체를 겹쳐 두께를 증가시킨 후 측정한 값은 99mTc과 같이 0.25㎜에서 1.50㎜로 증가할수록 측정값은 작아졌고, 거리가 30㎝에서 100 ㎝로 멀어질수록 작아졌다. 차폐율 결과는 0.
후속연구
따라서 추후 연구에서는 β선의 차폐도 고려한 연구가 필요하고, 비스무트 차폐체를 제작할 때 차폐체의 성분과 비율을 다르게하여 실험하는 방법과 검출기의 종류와 검출기의 측정위치 변화에 따른 부가적인 연구도 필요하다.
따라서 추후 연구에서는 β선의 차폐도 고려한 연구가 필요하고, 비스무트 차폐체를 제작할 때 차폐체의 성분과 비율을 다르게하여 실험하는 방법과 검출기의 종류와 검출기의 측정위치 변화에 따른 부가적인 연구도 필요하다. 실험결과를 토대로 방사성동위원소의 종류에 따라 비스무트 차폐체를 사용한다면 핵의학 종사자들의 피폭 저감화와 피폭관리 방안에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.
결론적으로 123I와 201Tl을 이용하여 비스무트 차폐체를 투과시킨 차폐율은 99mTc보다 우수한 차폐효과가 있음을 확인하였고, 18F와 131I는 반대로 투과선량이 증가하는 결과와 차폐율이 감소하는 결과를 나타냈다. 연구결과를 참고하여 비스무트로 만든 방호용 앞치마를 착용할 때에는 방사성동위원소 종류에 따라 사용한다면 피폭선량 감소에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
방호용 앞치마는 보통 납을 이용해 만드는데 납의 유해성과 중독의 문제점을 해결하기 위해 어떤 물질을 이용하는가?
방호용 앞치마는 보통 납과 여러 금속을 합금형태로 얇게 펴서 앞치마의 형태로 만든 것으로 무게가 무겁고 착용이 불편해 오랜 시간 착용 시근, 골격계에 이상 질환이 올수 있다[4]. 또한 납의 유해 성과 중독의 문제가 발생할 수 있기 때문에 납이 아닌 다른 물성의 차폐물질로 안티몬, 텅스텐, 비스무트 등의 합금을 이용하고 있다[5-6]. 그 중 비스무트는 유연성이 있어서 인체의 장기 형태로 만들어 선량감소효과에 우수하 다[7-8].
핵의학에서 체내영상검사는 무엇인가?
핵의학에서 체내영상검사는 방사성동위원소를 인체에 투여한 다음 인체를 투과하여 나온 감마선을 이용해 검출기로 그 신호를 획득, 재구성하여 영상화하는 검사 법이다[1]. 핵의학에 사용되는 방사성동위원소는 여러 종류가 있는데 그 중에서 가장 많이 사용되고 있는 것은 99mTc, 201Tl, 18F, 131I, 123I 등이다.
핵의학에 가장 많이 사용되는 방사성동위원소는 무엇이 있는가?
핵의학에서 체내영상검사는 방사성동위원소를 인체에 투여한 다음 인체를 투과하여 나온 감마선을 이용해 검출기로 그 신호를 획득, 재구성하여 영상화하는 검사 법이다[1]. 핵의학에 사용되는 방사성동위원소는 여러 종류가 있는데 그 중에서 가장 많이 사용되고 있는 것은 99mTc, 201Tl, 18F, 131I, 123I 등이다. 이러한 방사성동위원소들은 방사선을 방출하는데 보통 140 keV에서 511 keV 범위 정도의 감마선이 방출된다[2].
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