Nükleer tıpta kullanılan gama ışın enerjileri için bazı kompozit materyallerin zırhlama özelliklerinin incelenmesi
Investigatıon of shielding properties of some composite materials for gamma ray energies used in nuclear medicine
Yazar: ALPER YOLAY
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM KARADENİZ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Nükleer fizik = Nuclear physics ; Nükleer tıp = Nuclear medicine ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Tıbbi fizik = Medical physics

Özet:
Yapay radyasyon kaynaklarından toplumun aldığı radyasyon dozuna en büyük katkı, medikal uygulamalardan gelmektedir. Radyasyondan korunma amaçları için temel prensiplerden biri zırhlamadır. Radyasyon zırhlama amaçlı malzeme üretimlerinde, yüksek yoğunluğu ve düşük maliyeti nedeniyle kurşun gibi yüksek atom numaralı, ağır elementler tercih edilmektedir. Kurşunun ağır ve çevre sağlığı açısından zararlı olması nedeniyle, kurşunun yerini alabilecek hafif, esnek, düşük maliyetli ve radyasyon zırhlama kabiliyeti yüksek alternatif malzemeler konusunda araştırmalar hız kazanmıştır. Bu anlamda , çevre dostu inorganik dolgu maddeleri ile farklı matrisler güçlendirilerek üretilebilen kompozit malzemeler umut vaat etmektedir.
Bu araştırmada, nükleer tıpta görüntüleme amaçlı kullanılan radyonüklidlerin yayınladığı foton enerjileri için cam filament ve bakır filament kullanılarak ribana ve yatırımlı ribana yapısında üretilmiş örme kumaş takviyeli üç farklı kompozit malzemenin radyasyon zırhlama kabiliyetlerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü'nde üretilen kompozit malzemelerin radyasyon zırhlama parametreleri Dokuz Eylül Üniversitesi Hastanesi, Nükleer Tıp Anabilim Dalı'nda, pinhol kolimatörlü gama kamera sistemi kullanılarak araştırılmıştır Buna göre, üretilen cam ve bakır filamentten üretilmiş örme kumaş takviyeli kompozit malzemelerin, atenüasyon katsayıları, yarı/onda bir değer kalınlığı, ortalama serbest yol ve radyasyondan koruma verimi gibi zırhlama parametreleri, Lu 177 radyoaktif kaynağının 113 keV ve 208 keV, Tc 99m radyoaktif kaynağının 140 keV, I 123 radyoaktif kaynağının 159 keV ve I 131 radyoaktif kaynağının 364 keV'lik foton enerjileri için hesaplanmıştır. Araştırmada incelenen kompozit malzemeler için lineer atenüasyon katsayıları 0,09 0,15 cm 1 aralığında, kütle atenüasyon katsayıları 0,06 0,12 cm2 /g aralığında ve radyasyondan koruma verimi %23,5 38,4 aralığında saptanmıştır.
Araştırmada saptanan radyasyon zırhlama parametreleri literatür ile uyumlu bulunmuştur. Ek olarak GCI (cam+bakır filamentten üretilmiş yatırımlı ribana) kompozit malzemesi için saptanan kütle atenüasyon katsayılarının , radyasyon zırhlamada etkin olarak kullanılan beton ile karşılaştırılabilir düzeyde olduğu görülmüş ve GCI kompoziti Nükleer Tıp birimlerinde düşük ve orta enerjili gama radyasyonunu zırhlama amaçları için gelecek vaat eden alternatif bir malzeme olarak
önerilmiştir.

Abstract:
The greatest contribution to the population's radiation exposure comes from artificial radiation sources used fo r medical purpose s. Shielding is one of the basic principles in radiation protection. Due to their great density and low cost, heavy, high atomic number elements like lead are preferred in the product ion of radiation shielding materials. Since lead is heavy and harmful for the environment, research on alternative materials that are light, flexible, inexpensive, and have a high radiation shielding capacity has accelerat ed. In this sense, composite materials that can be produced by reinforcing different matrices with environmentally friendly inorganic fillers are promising.
In this research, it is aimed to examine the radiation shielding capabilities of three different composite materials reinforced with knitted fabric produced by using glass filament and copper filament in rib and in laid rib structure for photon energies emitted by radionuclides used for imaging in nuclear medicine. For this purpose, radiation shielding parameters of compos ite materials produced in Dokuz Eylul University, Engineering Faculty, Textile Engineering Department, were investigated using a pinhole collimator gamma camera system at Dokuz Eylul University Hospital, Nuclear Medicine Department. According to this for p hoton energies of Lu 177 radioactive source at 113 keV and 208 keV, Tc 99m radioactive source at 140 keV, I 123 radioactive source at 159 keV, and I 131 radioactive source at 364 keV, the attenuation coefficients, half /tenth value layer thickness, mean fre e path, and radiation protection efficiency f or the composite materials with various fabric structures containing glass and copper additives were calculated.
The linear attenuation coefficients for the composite materials examined in the study were in the range of 0.09 0.15 cm 1 , the mass attenuation coefficients were in the range of 0.06 0.12 cm 2 /g, and the radiation protection efficiency was between 23.5% and 38.4%.
The radiation shielding parameters found in the study agreed with the literature. In addition, the mass attenuation coefficients determined for the GCI glass+copper reinforced i nlaid rib composite material were seen to be comparable to those of concrete, which is effectively used in radiation shielding, and GCI composite was proposed as composite was proposed as a promising alternative material for shielding low and a promising alternative material for shielding low and mediummedium energy gamma radiation in Nuclear Medicine units.energy gamma radiation in Nuclear Medicine units.