초록 ▼

양전자방출 단층촬영기 (PET: Positron Emission Tomography)에서 종양진단을 위한 의료영상을 얻기 위해 환자에게 $^{18}$FDG (FluoroDeoxyGlucose)라 불리는 진단화합물을 투여하는데, $^{18}$FDG은 사이클로트론 표적물질로 $H_{2}$$^{18}O$을 사용하여 방사성동위원소 (RI: Radioisotope) F-18을 만든 후 합성하는 방법으로 제조한다.
현재 우리나라에서는 '권역별 사이클로트론 연구

양전자방출 단층촬영기 (PET: Positron Emission Tomography)에서 종양진단을 위한 의료영상을 얻기 위해 환자에게 $^{18}$FDG (FluoroDeoxyGlucose)라 불리는 진단화합물을 투여하는데, $^{18}$FDG은 사이클로트론 표적물질로 $H_{2}$$^{18}O$을 사용하여 방사성동위원소 (RI: Radioisotope) F-18을 만든 후 합성하는 방법으로 제조한다.
현재 우리나라에서는 '권역별 사이클로트론 연구소 구축 사업'이 완료되어 7개 권역별 대학병원에서 $^{18}$FDG 생산 사이클로트론 (KIRAMS-13)이 가동 또는 시험가동 중에 있다. 그러나 고가의 표적물질 $H_{2}$$^{18}O$의 사용 후 활용에 대해서는 연구가 미흡하고 재활용되지 않고 있는 실정이다. 고가의 표적물질 $H_{2}$$^{18}O$은 다른 진단 장비에 비해 매우 고가인 PET 진단 비용의 원인이 되고 있어 비용 절감을 위한 방안 모색이 필요하다. 본 연구에서는 사용 후 폐기되는 표적물질 $H_{2}$$^{18}O$을 다시 사용할 수 있도록 80%정도의 농도를 90% 이상으로 증가시킬 수 있는 장치를 설계하여 실험하는 것을 주요 연구내용으로 하고 있다. 장치를 설계하기 위해 먼저 사이클로트론에서 사용 된 $H_{2}$$^{18}O$의 성분분석(유기물 분석, 무기물 분석)을 실시하여 $^{18}$FDG 생산과정에서 들어간 불순물을 조사하였다. 표적으로 사용된 농축표적 $H_{2}$$^{18}O$에는 생산시설에서 세척 시 사용하는 아세톤, 에탄올 등의 유기불순물과 0.1ppm 이하의 각종 무기불순물이 포함된다는 결과를 얻었다. 특히, 유기불순물은 농축표적을 재사용할 때 방사성동위원소의 생산효율을 크게 저하시키는 중요한 원인이기 때문에 유기불순물을 정제하는 것은 매우 중요한 과정이다. 유기불순물을 정제하기 위해 필터를 이용하여 1차적으로 이물질을 제거하고 각 유기불순물의 끓는점을 이용한 분별증류장치로 정제장치를 설계하여 실험하고자 한다. 이러한 증류장치는 장치의 특성상 시료의 회수율이 낮으므로 실용성 측면에서 문제점이 제기되기도 하였다. 정제장치의 실질적인 성능평가를 위해 구입한 $H_{2}$$^{18}O$을 표적물질로 사용했을 때와 사용 후 정제하지 않은 $H_{2}$$^{18}O$을 표적물질로 사용했을 때, 그리고 사용 후 정제장치에 의해 정제된 $H_{2}$$^{18}O$을 표적물질로 사용했을 때의 동위원소 생산효율과 문제점을 비교해 보고자 한다. 또한, $H_{2}$$^{18}O$에 비해 원자밀도가 크기 때문에 표적물질로 사용 시 $^{18}$F의 생성율을 높여줄 것으로 기대되는 $H_{2}$$^{18}O_{2}$을 표적 물질로 사용할 수 있는 가능성에 대해 연구하였다.
본 연구를 통해 사용된 표적물질 $H_{2}$$^{18}O$을 재활용하고 $H_{2}$$^{18}O$ 이외의 표적물질($H_{2}$$^{18}O_{2}$)을 사용할 수 있는 가능성을 제시함으로써 향후 관련 실험의 초석을 마련하고, 의료용 사이클로트론 운행의 경제적 비용 절감 효과를 기대할 수 있다.

Abstract ▼

The diagnostic chemical called as $^{18}$FDG (FluoroDeoxyGlucose) is injected to the patients to get the medical image for the tumor diagnosis in positron emission tomography(PET). $^{18}$FDG is made from the synthetic method of making radioisotope (RI) F-18 using $H_{2}$<

The diagnostic chemical called as $^{18}$FDG (FluoroDeoxyGlucose) is injected to the patients to get the medical image for the tumor diagnosis in positron emission tomography(PET). $^{18}$FDG is made from the synthetic method of making radioisotope (RI) F-18 using $H_{2}$$^{18}O$ as the target substance for cyclotron material.
The cyclotrons (KIRAMS-13) for $^{18}$FDG production are under operation in 7 regional university hospitals because ' Establishment business of regional cyclotron research center' is finalized in Korea. However, the studies for the utilization after use of target substance of $H_{2}$$^{18}O$ in high price are insufficient and it has not been recycled. The exploration of the method of cost reduction is necessary because expensive target substance, $H_{2}$$^{18}O$ is the cause of high PET diagnostic cost comparing to other equipments. This study mainly focused on the experiment for the design of the equipment to increase the concentration of $H_{2}$$^{18}O$ from about 80% to 90% in order to use it again that is disposed after use. Firstly, the impurities mixed in the production process of $^{18}$FDG through element analysis (Organic substance analysis, inorganic substance) of $H_{2}$$^{18}O$ used in the cyclotron to design the equipment. Especially, the elimination of the organic impurities is very important process because it is a cause to decrease the production efficiency of radioisotope when the concentrated target is reused. The foreign materials are removed firstly by using membrane filter to purify the organic impurities and experiment was performed by designing the filtering equipment with fractional distillation equipment using the boiling point of each organic substance. The production efficiency of isotope and problems were compared when the purchased $H_{2}$$^{18}O$ was used, when the unpurified $H_{2}$$^{18}O$ after using was used as a target substance and when the purified $H_{2}$$^{18}O$ by purification equipment was used as a target substance. In addition, the possibility of using $H_{2}$$^{18}O_{2}$ as a target substance was studied which is expected to enhance the production rate of $^{18}$F because it has a bigger atomic density than $H_{2}$$^{18}O$.
The study will provide the corner stone for the related experiment by recycling the target substance of $H_{2}$$^{18}O$ and suggestion of the possibility to use the target substance other than $H_{2}$$^{18}O$. The effect of economical cost reduction in the operation of medical purpose cyclotron is expected.

목차 Contents

• 최종보고서(원자력대학생용) ... 1
• 요약 ... 2
• Abstract ... 2
• 1. 서론 ... 3
• 2. 문헌 조사 ... 3
• 2-1. 사이클로트론 원리 및 구조와 양전자방출 단층촬영기 ... 3
• 2-2. 권역별 사이클로트론(KIRAMS-13) 운행에서의 농축표적 현황 ... 8
• 3. 사용 후 표적물질 H218O의 재활용 ... 9
• 3-1. 사이클로트론에서 사용 후 H218O의 성분 분석 ... 9
• 3-2. 사용 후 표적물질 H218O의 정제 실험 ... 10
• 3-3. 실험결과 및 성능 평가 ... 11
• 4. H218O2를 표적물질로 사용할 수 있는 가능성에 관한 연구 ... 12
• 5. 결론 ... 13
• 참고문헌 ... 13