Earticle

방사선의 노출로 유발되는 장해위험을 극복하기 위한 방사선 방호제의 개발은 중요한 과제가 되고 있다. 또한 급속히 발전하고 있는 방사선 치료 분야에도 치료에 수반되는 부작용을 경감하는 약재의 활용은 효과적인 치료가 가능해진다. 그러나 항 방사선 방어제로 실용화 되어 있는 약재는 매우 적은 실정이다. 따라서 주류 속에 함유된 미량성분으로부터 세포를 보호하는 방사선 방호제로서 활용 가능성을 알아보기 위해 맥주와 그 미량 성분들을 대상으로 실험한 바 있고, 그 주류의 한 종류로서 시판되고 있는 소주의 주정성분에 대하여 세포사의 형태와 그 발현 빈도를 유세포분석기를 이용하여 분석하고자 하였다. 건강한 성인자원자 5명으로부터 동의를 얻어서 증류수와 맥주 그리고 소주에 각각 알코올 81.5㎎․㎗-1의 동일농도로 섭취하게 한 후에 2시간 경과 후 채혈하였고, 이로부터 임파구 세포를 분리하여 방사선을 0.5 Gy에서 5 Gy까지 조사한 다음 60시간 배양한 후에 유세포 분석기로 분석하였다. 전체 세포에 대한 세포 생존비율의 경우 방사선양이 증가할수록 세포 생존율은 점진적으로 감소하였다. 전세포고사의 비율은 소주 섭취군에서는 약20%정도 대조군에 비해 감소된 것으로서 나타났다. 세포괴사의 비율은 소주 섭취군에서 선량이 증가할수록 약35%정도의 기울기로 증가하였다. 초기 세포고사비율은 맥주 섭취군이 대조군에 비해 약20% 발현율이 높게 나타났으나 소주섭취군의 경우, 전 선량 영역에서 약25%로 그 발현율이 저하되었다. 지연 세포고사 비율은 소주 섭취군에서는 대조군에 비하여 약20-30% 증가를 보였다. 특히 선량이 1.0 Gy에서 5.0 Gy사이의 영역에서 높은 발현율을 보였다. 방사선 방호제의 유용성 여부는 세포 보호효과가 얼마나 있느냐에 따라 달려있다. 맥주 섭취군의 대조군에 비해 약20% 발현율이 높게 나타났으나, 소주 주정성분의 경우 전체 세포 고사유발에서는 약20%의 감소와 조기 세포고사비율이 현저하게 낮은 것으로 미루어 보아 세포보호 효과는 미약하게 있으나 지연 세포고사의 높은 발현율은 세포괴사 비율을 증가시켰다. 이러한 경우는 다른 세포사의 형태인 세포증식사가 더욱 중요하게 작용한 것으로 알 수 있다. 따라서 소주주정성분의 경우는 방사선 방호물질로 효용성이 적은 것으로 사료된다.

Developments of radioprotective agents are important issues for minimizing the troubles and the effective treatments in radiotherapy. But few agents are useful in clinical and practical fields. It was shown that trace elements in alcohol beverages might have radioprotective effect. In this study, the types of cell death of lymphocytes according to the commercial alcohol beverage was investigated. Normal healthy volunteers ingested distilled water, beer or soju containing 8.15 ㎎․㎗-1 ethyl ahcohol, respectively. After 2 hours, their blood were sampled with their consents. Fraction of lymphocytes was isolated by density gradient method with Histopaque-1077 (Sigma) and irradiated with dose from 0.5 to 5 Gy. After 60 hour incubation, the cells were harvested and analysed by flow cytometry. Cell viability was decreased by dose dependent manner. Cell viability of beer group was reduced about 15% compared with control group. Apoptosis in soju group was reduced about 20% compared with control group. Apoptosis of beer and control roups are similar. Necrosis of soju group significantly increased about 35% compared with control group. Early apoptosis of beer group was increased compared with control group. Early apoptosis of soju group was decreased about 25% compared with control group. Late apoptosis of beer and control group was increased by dose dependent manner. Late apoptosis of soju group was increased about 20-30% compared with control group. Late apoptosis of soju was increased and the radioprotective effect of soju was minimal because late apoptosis induced the cell necrosis. In case of soju trace elements, total cell apoptosis was decreased about 20% and early cell apoptosis was remarkably low. In this case, mitotic cells death may be dominant mechanism. Therefore, trace elements in soju may not be effective radioprotective agents.

원전 계획예방정비기간 증기발생기 수실작업, 가압기 전열관교체 또는 압력관피더 제거작업 지역 등은 높은 방사선량률을 보이는 지역으로, 짧은 시간 동안의 작업으로 작업종사자는 높은 피폭을 받을 가능성이 있다. 특히, 방사성물질과 접촉하는 손 부위는 높은 피폭이 일어날 수 있다. 이런 점을 고려하여 국내 가압경수로원전과 가압중수로원전의 계획예방정비기간 중 증기발생기 수실 노즐댐 설치와 제거작업, 원자로 냉각재펌프 보수작업, 원자로헤드 보수 및 검사작업 등과 같은 고피폭 접촉작업에서 방사선작업종사자의 말단선량을 측정하기위한 현장시험을 실시하였다. 여기에 참여한 작업종사자는 가슴과 등 부위에 일상적인 절차에 따른 복수선량계를 패용한 것 이외에 손목에 개인선량계를 추가로 패용하였고, 손가락 부위에는 말단선량계 (Extremity dosimeter)를 패용하였다. 그 결과, 손가락이 받는 등가선량은 각각 손목이 받는 등가선량 및 가슴 또는 등 부위가 받는 등가선량과 일정한 비율로 평가됨을 확인하였다.

Maintenance on the water chamber of steam generator, the change of pressurizer heater, the removal of pressure tube feeder, and so on during outage in nuclear power plants (NPPs) has a likelihood of high radiation exposure to whole body of workers even short time period due to the high radiation exposure rates. In particular, it is expected that hands would receive the highest radiation exposure because of its contact with radiation materials. In this study, field tests on extremity dose assessment of radiation workers for contact works with high radiation exposure were conducted during the maintenance periods in Korean pressurized water reactors (PWRs) and pressurized heavy water reactors (PHWRs). In this field test, radiation workers were required to wear additional TLDs on the back and wrist, and an extremity dosimeter on fingers including a main TLD on the chest, while performing maintenance. As a result, it was found that the equivalent dose for fingers was distributed in the fixed range of deep dose and the equivalent dose for wrists.

방사선치료의 최대 목표는 정상조직을 보호하고 종양부위에 방사선량을 충분히 조사하는 것이다. 그 중에서 환자호흡에 의한 문제점을 보안하기 위해 환자호흡에 따른 주기적 움직임을 분석하여 안정된 일정영역에서만 방사선이 조사되도록 하는 호흡동조방사선치료 방법이 임상에서 활용되고 있다. 본 논문은 특히 호흡에 의해 움직임 영향을 많이 받는간암 환자 40명을 대상으로 실제 방사선 치료 계획에 이용되는 4D-CT와 호흡동조방사선 치료에 사용하는 RPM을 이용하여 간암의 움직임을 환자의 나이, 성별 및 움직임 방향으로 나누어 분석하였다. 움직임의 변화는 방향으로는 right-left(3.19±1.29), nteroposterior(5.44±2.07), craniocaudal(12.54±4.70 mm)이었고, 이는 성별과 관련이 없고 나이가 고령일수록 움직임이 크다는 것을 알 수 있다. 따라서 호흡에 의해 움직임으로 인한 치료부위의 방향이 변화가 생김으로 RPM 호흡동조방사선 치료로 움직임에 대한 보정을 실시하여 간암 치료에서 치료효과를 높일 수 있다.

The ultimate goal of radiation treatment is to use enough radiation dosage in order to examine a tumor while protecting normal tissue. Respiratory guided radiotherapy is being clinically implemented to examine a given stabilized area in order to compensate for the problems of patient breathing. This study investigates the effects of breathing movements on 40 patients with liver cancer through the actual radiation therapy plan using 4D-CT and respiratory guided radiotherapy using RPM. Using a commercial RPM respiratory gating system 4D-CT, we acquired 4D CT on multislice helical CT scanners that use different approaches to 4D CT image reconstruction. The results from analyzing forty patients according to age and direction showed no relationship between gender and transition change. The mean left-right, anteroposterior, and craniocaudal total movements were 3.19 ± 1.29, 5.44 ± 2.07, and 12.54 ± 4.70 mm, respectively. Changes were the largest with CC directions and as patients advanced in age, movements were larger. Therefore, as changes occur in treatment areas because of movements caused from breathing, respiratory gating system is put into operation to revise movement and can increase the radiotherapeutics effects in treating liver cancer.

현재 개발중에 있는 이중 산란형 컴프턴 카메라는 두 대의 산란부 검출기(양면 실리콘 스트립 검출기, DSSD)와 하나의 흡수부 검출기(NaI(Tl) 섬광 검출기)로 구성되며, 소형이면서도 높은 영상해상도를 제공할 수 있는 구조를 가지고 있다. 본 연구에서는 이중 산란형 컴프턴 카메라를 구성하고 있는 감마선 검출기들의 에너지 분해능 및 시간 분해능을 평가하고, 산란부 검출기의 에너지 분해능에 영향을 미치는 인자들을 등가 노이즈 전하(equivalent noise charge)를 통하여 분석하였다. DSSD-1은 평균적으로 59.5 keV 피크(241Am)에 대하여 25.2 keV±0.8 keV FWHM의 에너지 분해능을 보였으며, DSSD-2는 31.8 keV±4.6 keV FWHM의 에너지 분해능 지니고 있는 것으로 확인되었다. DSSD의 시간 분해능은 57.25 ns FWHM으로 평가되었고, NaI(Tl) 섬광 검출기의 시간 분해능은 7.98 ns FWHM이었다. 또한 이중 산란형 컴프턴 카메라를 이용하여 137Cs 점선원에 대한 컴프턴 영상을 획득한 후 성능을 평가하였다. 이번 실험을 통해서 영상해상도 8.4 mm FWHM (각 분해능 8.1° FWHM)을 획득하였고, 영상감도는 1.5×10-7(고유 효율=1.9×10-6)으로 나타났다.

Prototype double-scattering Compton camera, which consists of three gamma-ray detectors, that is, two double-sided silicon strip detectors (DSSDs) as scatterer detectors and a NaI(Tl) scintillation detector as an absorber detector, could provide high imaging resolution with a compact system. In the present study, the energy resolution and the timing resolution of component detectors were measured, and the parameters affecting the energy resolution of the DSSD were examined in terms of equivalent noise charge (ENC). The energy resolutions of the DSSD-1 and DSSD-2 were, in average, 25.2 keV±0.8 keV FWHM and 31.8 keV±4.6 keV FWHM at the 59.5 keV peak of 241Am, respectively. The timing resolutions of the DSSD and NaI(Tl) scintillation detector were 57.25 ns FWHM and 7.98 ns FWHM, respectively. In addition, the Compton image was obtained for a point-like 137Cs gamma source with double-scattering Compton camera. From the present experiment, the imaging resolution of 8.4 mm FWHM (angular resolution of 8.1° FWHM), and the imaging sensitivity of 1.5×10-7 (intrinsic efficiency of 1.9×10-6) were obtained.

The spectroscopy toolkit has been developed and tested. The toolkit consists of a CsI(Tl)/PIN diode detector, integrated electronics, and a multi‐channel‐analyzer and its size was 40 cm(width) by 20 cm(length) by 6 cm(high). It is compact, very portable and simpler and cheaper compared to the conventional spectroscopy system. The gamma energy resolutions of the toolkit were 7.9% for the 660 keV of 137Cs and 4.9% for 1,332 keV of 60Co respectively. The linearity for gamma energies was good. When the energy spectrum of a ceramic sample containing 232Th was measured with the spectroscopy toolkit for 20 minutes, there were significant peaks of the heavy metal. These results show that the resolution of the spectroscopy toolkit is sufficient to accumulate a quality spectrum in a few minutes by using weak, encapsulated commercial sources. Furthermore a toolkit experiment that how to measure energy spectra using the toolkit, and how to identify specific isotopes in a pottery piece, could be widely adopted for education and even for more sophisticated and higher level experiments.

A CSA(Charge Sensitive Amplifier) was designed and fabricated for application in a radiation detection system based on a semiconductor detector such as Si, SiC, CdZnTe and etc.. A fabricated hybrid‐type CSA was evaluated by comparison with a commercially available CSA. A comparison was performed by using calculation of ENC (Equivalent Noise Charge) and by using energy resolutions of fabricated radiation detectors based on Si. In energy resolution comparison, a fabricated CSA showed almost the same performance compared with a commercial one. In this study, feasibility of a fabricated CSA was discussed.

본 연구에서는, 에너지에 따른 peak의 상대효율을 구하였으며, 검출기의 응답함수를 작성하였다. 이를 위해 고효율, 고분해능을 가진 HPGe 검출기(지름 78.7 mm, 길이 86.5 mm)를 이용하였으며 콤프턴 억제용으로 NaI 검출기를 사용 하였다. 감마선 스펙트럼은 23Na(p, γ)24Mg 및27Al(p, γ)28Si 반응을 이용하여 얻었으며, 이 때 입사 입자의 에너지는 각각 Ep = 1424 keV 및 Ep = 992 keV 이었다. 한편 스펙트럼 측정은 입사 빔 방향에 대해 55°에서 하였으며, 사용한 가속기는 일본 동경공업대학의 3 MeV Pelletron 가속기를 이용하였다. 검출기의 응답함수는 1.2 MeV에서 9.4 MeV까지 0.75 MeV 간격으로 작성하였다.

In the present work, peak relative efficiency for the energy was obtained and response function was worked out. This study was carried out using the high resolution high efficiency HPGe detector(diameter 78.7 mm, length 86.5 mm) and NaI(Tl) detector for anti-compton. The anti-coincidence of the signals from the two detectors could be used to lessen the Compton effect signal; thus, the γ-ray energy resolution could be improved. The γ-ray spectrum was measured at 55° to the direction of the incident proton beam. Reaction spectrum was obtained from the 23Na(p, γ)24Mg reaction at Ep = 1424 keV and 27Al(p, γ)28Si reaction at Ep = 992 keV. To accelerate the incident proton which creates the (p, γ) capture reaction, the 3 MeV Pelletron accelerator at the Tokyo Institute of Technology was used. Response function was worked out by a noble technique. We worked out a response function from 1.2 to 9.4 MeV at intervals of 0.75 MeV.