[논문]전자선 치료시 납 차폐체 대체물질로서의 텅스텐 나노입자의 유용성 평가

김지향; 김나경; 이규연; 정다빈; 허영철

doi:10.7742/jksr.2021.15.7.949

전자선 치료시 납 차폐체 대체물질로서의 텅스텐 나노입자의 유용성 평가
Evaluation of the Usefulness of Tungsten Nanoparticles as an Alternative to Lead Shielding Materials in Electron Beam Therapy 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.15 no.7, 2021년, pp.949 - 956

김지향 (을지대학교 보건과학대학 방사선학과) , 김나경 (을지대학교 보건과학대학 방사선학과) , 이규연 (을지대학교 보건과학대학 방사선학과) , 정다빈 (을지대학교 대학원 방사선학과) , 허영철 (을지대학교 보건과학대학 방사선학과)

초록
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본 연구의 목적은 전자빔 치료에서 산란선을 차폐하는 데 사용되는 납의 단점을 극복하기 위한 대체 재료로 텅스텐 나노입자를 선택하여 고선량에서 발생하는 산란선에 차폐 효과가 있는지 여부를 평가하는 것이다. 선량계의 위치와 조사야의 크기를 일정하게 설정하기 위해 판을 자체 제작하였다. 유리 선량계는 10 × 10 cm² 크기의 조사야의 중앙에서 십자로 1, 2, 4 cm 떨어진 지점에 위치하여 12곳의 지점에 위치시켰다. 10 × 10 cm² 크기의 텅스텐 나노입자 차폐체를 0.4, 0.75, 1 mm의 소재로 두께 0.75 mm에서 최대 두께 4.0 mm의 총 12가지 유형의 차폐가 적용되었다. 선형가속기를 사용해서 6 MeV에서 4회, 12 MeV에서 4회 측정하였고 선량의 세기는 100 MU로 조사하였다. 실험 결과 조사야로부터 1 cm 거리에서 4 mm 차폐판이 가장 높은 차폐 효과를 보였다. 조사야로부터 2 cm 거리에 적용된 1 mm 차폐판이 차폐 효과가 가장 낮았다. 텅스텐 차폐판의 두께가 두꺼워짐에 따라 전자선 차폐 효과는 급격히 증가하였다. 결론적으로 텅스텐 나노입자는 전자빔 치료에서 납의 대체 재료로 사용이 가능함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this paper is to evaluate whether tungsten nanoparticles have a shielding effect on scattered light generated at high doses as an alternative material to lead used to shield scattered light in electron beam therapy. A plate was manufactured to set the position of the dosimeter and the size of the radiation field to be constant. The glass dosimeter was placed at 12 points, which were 1, 2, and 4 cm apart from the center of the field of 10 × 10 cm2 in the cross direction. A total of 12 types of tungsten nanoparticle shields were developed with a thickness of 0.75 mm to 4.00 mm and a size of 10 × 10 cm2 using 0.4, 0.75, and 1 mm materials. Using a linear accelerator, measurements were made four times at 6 MeV and four times at 12 MeV, and the dose intensity was investigated at 100 MU. The 4 mm shielding plate showed the highest shielding effect at 1 cm from the irradiation field. The 1 mm shielding plate at 2 cm from the irradiation field had the lowest shielding effect. As the thickness of the tungsten shielding plate increased, the electron beam's shielding effect increased sharply. It was confirmed that tungsten nanoparticles can reduce the amount of scattered light generated by electron beam therapy. Therefore, this study will provide basic data when follow-up studies are conducted on the shielding ability of tungsten nanoparticles.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. (A) Linear accelerator to test (B) tungsten nanoparticle's shielding ability (C) glass dosimeter and (D) dose reader for dose measurement.
그림 Fig. 2. glass dosimeters were installed 1, 2, 4 cm away from the center of each side of the 10×10 cm² square. And Glass dosimeters located on the other three sides, except one side, were shielded with three thicknesses of tungsten nanoparticles.
그림 Fig. 3. This graph shows the correlation between the thickness of tungsten nanoparticles and the dose value. (A) 0.8, 2.0, 3.2, 4.0 mm (B) 0.75, 2.25, 3.0, 3.75 mm and (C) 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 mm when the dose was given 6 MeV
그림 Fig. 4. This graph shows the correlation between the thickness of tungsten nanoparticles and the dose value. (A) 0.8, 2.0, 3.2, 4.0 mm (B) 0.75, 2.25, 3.0, 3.75 mm and (C) 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 mm when the dose was given 12 MeV
표 Table 1. Shielded dose for each thickness at 6 MeV
표 Table 2. Shielded dose for each thickness at 12 MeV

AI 본문요약
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성능/효과

This study exhibited that tungsten nanoparticles have a scattering ray shielding effect in electron beam therapy. In addition, tungsten nanoparticles are lighter, more flexible, and not harmful to the human body than lead, confirming the possibility of tungsten as an alternative to lead. If shielding by thickness according to various energy sources is analyzed, it will be possible to find a point where the maximum shielding effect can be observed with the minimum thickness.
This study exhibited that tungsten nanoparticles have a scattering ray shielding effect in electron beam therapy. In addition, tungsten nanoparticles are lighter, more flexible, and not harmful to the human body than lead, confirming the possibility of tungsten as an alternative to lead.

후속연구

If shielding by thickness according to various energy sources is analyzed, it will be possible to find a point where the maximum shielding effect can be observed with the minimum thickness. Therefore, this study will provide basic data when follow-up studies are conducted to control the thickness of the tungsten nanoparticle shield.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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