PET/CT 검사에서 비스무스(bismuth) 차폐체의 적용에 따른 유용성 평가

박훈희(Hoon-Hee Park),이주영(Ju-Young Lee),김지현(Ji-Hyeon Kim),남궁식(Kung-Sik Nam),유광열(Kwang-Yeul Lyu),이태수(Tae-Soo Lee) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2014 방사선기술과학 Vol.37 No.1

최근 PET/CT는 CT의 발전과 함께, 피폭선량의 저감화를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구 중 비스무스(bismuth) 차폐체에 관한 연구가 활발하게 진행 중이지만 현재 PET/CT 검사에서의 적용은 활성화 되지 않았다. 그러므로 본 연구를 통하여 PET/CT 검사에서의 비스무스 차폐체의 적용에 따라 영상의 질과, 표준화섭취계수(SUV)에 미치는 영향을 확인하는데 목적을 두었다. 유방차폐의 적용을 위해 0.06 mm Pb 성분을 포함하고 있는 비스무스 차폐체(AttenuRad_F&L Medical Product Co, USA)를 사용하여 PET/CT 장비 GEMINI TF 64(Philips Healthcare, Cleveland, USA)에 적용하였다. 실험은 NEMA IEC Body Phantom을 사용하여 비스무스 차폐체 적용 유무에 따른 영상을 획득하였다. 또한 적용 시에는 0cm, lcm, 2cm의 간격 변화를 주어 영상을 획득하였고, 각각의 영상을 EBW(Extended Brilliance Workstation)NM ver.1.0을 이용 팬텀의 Depth에 다른 관심영역을 설정하고 표준섭취계수를 각각 10회씩 측정, 분석하였다. 또한 SPSS ver.18을 통해 통계 분석하였다. PET의 방출(Emission)영상 획득 시 비스무스 차폐체의 적용으로 발생한 방사선 경화현상에 기인하여 표준섭취계수가 증가한 것을 확인하였으며(P<0.005), 깊이에 따른 차이는 팬텀의 심부에서 표면으로 갈수록 표준섭취계수가 증가하였다(P<0.005). 또한 차폐체 사용 시 간격이 줄어들수록 표준섭취계수가 증가하는 것을 확인하였다(P<0.005). 본 연구를 통해 피폭저감을 목적으로 사용하는 비스무스 차폐체의 PET/CT에서의 검사에 적용을 고려할 수 있다. 차폐체 적용에 따른 표준섭취계수의 차이가 존재하며 그 차이는 차폐체와 표면의 간격이 넓을수록 줄어든다. 그러므로 차폐체의 충분한 간격 설정이 고려되어야 할 것이며, 영상의 질과 표준섭취계수 편차의 감소를 고려한다면, 질환에 띠라 표재성 질환보다는 심부나 타 장기의 적용이 우선시 되어야 할 것이다. 또한 비스무스차폐체 사용에 따른 표준섭취계수를 감안한 임상 검사 적용 시, 불필요한 피폭감소 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다. Recently with CT developed, various studies for reduction of exposure dose is underway. Study of bismuth shields in these studies is actively underway, and has already been applied in the clinical. However, the application of the PET/CT examination was not activated. Therefore, through this study, depending on the application of bismuth shields in the PET/CT examination, we identify the quality of the image and the impact on the Standard Uptake Value (SUV). In this study, to apply to the shielding of the breast, by using the bismuth shields that contains 0.06 mm Pb ingredients, was applied to the PET/CT GEMINI TF 64 (Philips Healthcare, Cleveland, USA). Phantom experiments using the NEMA IEC Body Phantom, images were acquired according to the presence or absence of bismuth shields apply. Also, When applying, images were obtained by varying the spacing 0, 1, 2 cm each image set to the interest range in the depth of the phantom by using EBW-NM ver.1.0. When image of the PET Emission acquires, the SUV was in increased depending on the use of bismuth shields, difference in the depth to the surface from deep in the phantom increasingly SUV increased (P<0.005). Also, when using shields, as the more gab decreased, SUV is more increased (P<0.005). Through this study, PET/CT examination by using of bismuth shields which is used as purpose of reduction dose. When using shields, the difference of SUV resulting from the application of bismuth shields exist and that difference when gab is decrease and surface is wider. Therefore, setting spacing of shield should be considered, if considering the reduction of the variation of SUV and image quality, disease of deep organs should be a priority rather than superficial organ disease. Use of bismuth shielding factor considering the standard clinical examination, decrease unnecessary exposure can be expected to be considered.

Brain CT검사 시 3D프린터 필라멘트에 따른 수정체 차폐 연구

최우전(Woo Jeon Choi),김동현(Dong Hyun Kim) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.2

CT는 인체 내 장기의 해부학적 구조를 정확하게 나타낼 수 있으며, 영상의 분해능이 우수하다. Brain CT 검사 시 수정체의 방사선 감수성이 높아서 피폭의 영향을 많이 받는다. 본 연구는 수정체에 피폭선량을 감소하기 위해 비스무스와 텅스텐 필라멘트 차폐물질을 사용하여 Non-shield와 Shield에 대한 피폭선량의 변화와 차폐율을 비교 하고자 한다. 본 연구에서는 3D printing으로 제작한 비스무스, 텅스텐 필라멘트 차폐물질을 사용하여, 차폐물질 두께와 slice에 따라 피폭되는 선량을 측정하였다. 헤드팬텀을 고정시켜 안구에 Magicmax universal 선량계를 위치시켜 차폐 물질을 놓지 않았을 경우와 그 위에 차폐 물질을 놓았을 때 차폐율을 각각 비교하기 위해 두 물질을 1mm ~ 5mm 두께로 각각 측정하였다. 1 mm 두께의 필라멘트에서 비스무스 필라멘트는 26.8 %, 텅스텐 필라멘트는 43.1 % 차폐율이 나타났다. 따라서 비스무스 필라멘트보다 텅스텐 필라멘트에서 더 큰 차폐효과가 나타났다. 차폐체의 종류, 두께, 슬라이스 간격에 따라 선량을 측정한 결과, 비스무스 필라멘트 보다 텅스텐 필라멘트가 더 큰 차폐효과가 나타났다. The CT can accurately present the anatomical structure of an organ in the human body, and the resolution of the image is excellent. On Brain CT examination, the radiation sensitivity of the orbit is high and it is subject to many exposure effects. To reduce exposure dose of lens, this study compares change of exposure dose and shielding rate about non-shielding and shielding in a way of using two shielding materials, bismuth and tungsten. In this study, we used bismuth and tungsten filament as shielding materials made by 3D printing to measure the exposure dose according to the materials thickness and each of slices. To compare each shielding rate, 1 mm to 5 mm of two materials was measured with the head phantom fixed and the Magicmax universal dosimeter placed on the eye when the shielding material is not placed, and the shielding material is placed on it. In the 1 mm thick filament, the bismuth filament showed 26.8% and the tungsten filament showed 43.1% shielding rate. Therefore, tungsten presents much greater shielding effect than bismuth.

친환경 비스무스 필름 전극을 이용한 중금속 분석 최적조건 도출 및 현장 적용성 평가

김소연(So Youn Kim),양용운(Yong Woon Yang),전숙례(Sook Lye Jeon) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.2

본 연구는 실험실 조건에서 비스무스 필름 전극(Bismuth film Electrode)을 사용한 양극산화벗김분석법(Anodic Stripping Voltammetry)에서 비스무스의 첨가 농도와 적정 전해질을 선택하여 최적 조건을 산출하고 최적조건을 기반으로 현장에서 중금속 모니터링 가능 여부를 확인하고자하였다. 비스무스(Bi)와 혼합중금속(Pb, Cd, Zn) 실험을 통해 정확한 중금속의 측정을 위해서는 측정하고자 하는 중금속보다 1:1 이상의 비스무스가 첨가되어야 하는 것으로 나타났다. 전해질 테스트에서는 0.1 M acetate buffer (pH 4.5), 0.1 M chloroacetate buffer (pH 2.0), 0.1 M HCl (pH 2.0), 0.1 M HNO₃ (pH 2.0) 중 0.1 M acetate buffer가 비스무스 필름전극을 이용한 중금속 분석에 적용 가능한 것으로 나타났다. 현장 적용시, 중금속 표준용액 100 ppb 첨가 테스트 결과 Pb은 36~45 ppb, Cd는 84~91 ppb, Zn은 90~98 ppb가 측정되었다. 첨가한 중금속보다 낮은 농도로 중금속이 측정되는 것은 현장수 매질 효과에 의한 것으로 파악되었으며, 추후 현장수 매질과 중금속 측정의 상관관계에 대한 연구가 진행될 예정이다. This study was conducted to establish the optimal electrolyte and bismuth concentrations using bismuth film electrode in laboratory and to confirm the possibilities of using this operational condition for heavy metals monitoring in field. In lab test, heavy metal measurement was not accurate more than 600 ppb when heavy metal (Pb, Cd, Zn) range 100~1,000 ppb was measured with bismuth 2,000 ppb. So, bismuth and heavy metal was reacted about 1:1 with ASV method. In electrolyte test, 0.1 M acetate buffer (pH 4.5), 0.1 M chloroacetate buffer (pH 2.0), 0.1 M HCl (pH 2.0), 0.1 M HNO₃ (pH 2.0) was tested. As a results, 0.1 M acetate buffer was most suitable in ASV measurement with bismuth film electrode. In field application, Pb, Cd and Zn was measured respectively 36~45 ppb, 84~91 ppb, 90~98 ppb when heavy metal (Pb, Cd, Zn) 100 ppb was spiked in field sample. These results were identified of matrix effect in field sample, So relationship between heavy metal measurement and matrix effects will be studied.

RF 마그네트론 스퍼터링을 이용한 Bismuth Telluride 박막의 제조와 그 열전 특성 연구

김동호,이건환,Kim, Dong-Ho,Lee, Gun-Hwan 한국진공학회 2005 Applied Science and Convergence Technology Vol.14 No.4

비스무스와 텔루리움 타겟을 co-sputtering하여 열전특성을 지닌 비스무스 텔루라이드($Bi_2Te_3$) 박막을 제조하고, 증착온도에 따른 표면형상, 결정성, 그리고 전기적 특성의 변화를 조사하였다. 표면온도가 $290^{\circ}C$ 이상일 때, 박막의 표면에서 육각형상의 결정이 뚜렷이 관찰되었으며, X선 회절분석을 통하여 높은 증착온도에서 박막의 주된 구성물질이 rhombohedral 구조의 $Bi_2Te_3$ 결정상에서 hexagonal 구조의 BiTe 결정상으로 변하는 것을 확인하였다. 높은 증착온도에서 제조된 박막의 조성이 $Bi_2Te_3$의 화학양론비에서 벗어남으로 구조적 변화와 함께 전기적 특성도 변한다는 사실을 알 수 있었다. 제조된 비스무스 텔루라이드 박막의 열전특성을 파악하기 위해 제벡계수(Seebeck coefficient)를 측정하였다. 모든 시편이 n타입의 열전박막임을 확인하였으며, 증착온도 약 $225^{\circ}C$에서 열전특성의 최적값 (제벡계수: -55 $\mu$V/$K^{2}$, 열전성능인자: $3\times10^{-4}$ W/$k^{2}$m)이 얻어졌다. 그 이상의 온도에서 나타나는 열전 특성의 저하는 텔루리움의 증발에 따른 $Bi_{2}$$Te_{3}$ 열전박막의 텔루리움 함량 부족과 그에 따른 BiTe 결정상의 발생으로 이해된다. Thermoelectric bismuth telluride thin films were prepared on $SiO_{2}$/Si substrate with co-sputtering of bismuth and tellurium targets. The effects of deposition temperature on surface morphology, crystallinity and electrical transport properties were investigated. Hexagonal crystallites were clearly visible at the surface of films deposited above $290 ^{\circ}C$. Change of dominant phase from rhombohedral $Bi_2Te_3$ to hexagonal BiTe was confirmed with X-ray diffraction analysis. The deviation from stoichiometric composition at high deposition temperature resulted in the change of structural and electrical characteristics. Seebeck coefficients of all samples have negative value, indicating the prepared $Bi_XTe_Y$ films are n-type thermoelectric. Optimum of Seebeck coefficient and power factor were obtained at the deposition temperature of $225 \^{circ}$C (about -55 $\mu$V/K and $3\times10^{-4}$ W/$k^{2}$m, respectively). Deterioration of thermoelectric properties at higher temperature.

마이크로웨이브-질산침출을 이용한 금 정광으로부터 페널티 원소 제거 및 금 품위 향상 연구

김현수,푸레브 오윤빌렉,박천영 한국광물학회 2019 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.32 No.1

본 연구는 금 정광에 함유된 비소(As) 및 비스무스(Bi)와 같은 페널티 원소(penalty elements)를 제 거하기 위한 목적으로 마이크로웨이브-질산침출을 이용하였다. 또한, 금 정광 시료로부터 금 함량을 증가시키고자 하였다. 침출조건은 페널티 원소의 제거를 향상시키기 위해 질산농도, 침출시간 그리고 고액비를 변화하였다. 실험결과 고체-잔류물에서 시료무게 감소율, 비소와 비스무스의 제거율 그리고 금 함량은 질산농도와 침출시간이 증가할수록 그리고 고액비가 감소할수록 증가하였다. 최대 비소와 비스무스 제거율 및 금 함량이 얻어지는 침출조건은 질산용액의 농도 6 M, 침출시간 5분이었다. 이 때, 고체-잔류물 시료의 무게 감소는 87 %, 비소 제거율은 98.23 %, 비스무스는 거의 제거(100 %)되었 고 금 함량은 81.36 g/t에서 487.32 g/t으로 증가하였다. 고체-잔류물을 XRD로 분석한 결과, 질산농도 가 증가할수록 황철석 피크들은 사라지고 반면에, 원소 황의 피크들이 증가하였다. This study used microwave-nitric acid leaching with the aim of removing penalty elements such as As and Bi. Moreover, enhanced gold content from the gold concentrate sample. The leaching conditions were changed: leaching time, nitric acid concentrations and solid-liquid ratio; In order to improve the removal of penalty elements. As a result of the experiment; sample weight loss rate, As and Bi removal rate and gold content in the solid-residues have been increased when the nitric acid concentration and leaching time were increased while the solid-liquid ratio was decreased. The leaching conditions for the maximum As and Bi removal and gold content were: leaching with a 6.0 M nitric acid solution doing 5 min. At these, the solid-residue sample weight loss was 87 %. As removal rate was 98.23 % and Bi was completely removed (100 %). Furthermore, gold content increased from 81.36 g/t to 487.32 g/t. The XRD of the solid residue showed that pyrite disappeared as the nitric acid concentration was increased, whereas sulfur peaks was increased, too.

마이크로웨이브 질산용출을 이용한 비가시성 금 정광으로부터 페널티원소 제거와 납 시금법에 의한 금 회수

김현수,명은지,박천영 한국자원공학회 2019 한국자원공학회지 Vol.56 No.3

비 가시성 금을 함유하는 정광으로부터 금을 농축시키기 위하여 마이크로웨이브 질산용출실험을 수행하였 다. 마이크로웨이브 질산용출실험 종료 후 고체 잔류물의 무게 감소율, 비소와 비스무스 제거율 그리고 금 함량을 확 인하였다. 질산농도와 용출시간이 증가하고 시료 첨가량이 감소함에 따라 무게 감소율, 비소와 비스무스 제거율 그리 고 금 함량이 증가하였다. 최적조건은 3 kW의 마이크로웨이브에서 질산농도 5 M, 용출시간 20분, 시료 첨가량 5%로 확인되었다. 이때, 금 함량은 88.30 g/t에서 732.30 g/t으로 증가하였으며, 무게 감소율은 88.82% 그리고 비소와 비스무 스는 모두 제거되었다. A microwave-nitric acid leaching test was performed to concentrate gold from invisible gold concentrate. Weight of the leach residue, removal ratio of As and Bi, and gold content were compared before and after the leaching tests. The weight decreased, while the removal ratio of As and Bi and gold content increased, with increasing nitric acid concentration and leaching time and decreasing solid-liquid ratio. Optimum conditions were confirmed as follows: microwave power = 3 kW, nitric acid concentration = 5 M, leaching time = 20 min, and solid-liquid ratio = 5%. Under the optimum conditions, the gold content increased from 88.30 g/t to 732.30 g/t, the weight loss ratio was 88.82%, and As and Bi were completely removed.

비스무스가 코팅된 다공성 탄소 마이크로 전극 기반 중금속 센서

김수성,신흥주 대한기계학회 2017 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2017 No.5

비스무스, 텅스텐 기반 차폐체의 성능 및 유용성 평가

박훈희 대한방사선과학회 2018 방사선기술과학 Vol.41 No.6

Lead apron is harmful to the human body because it is made at heavy metals, and when worn for long periods of time, it causes pain. Therefore, this paper intended to improve the defects of lead apron by using new material shields. For the comparative evaluation of lead and new material shieldes, the shielding rate and weight were measured and tested based on lead 0.5 mmPb. The rate of shielding was 97% based on lead at 0.5 ㎜ thickness, while The new material shield T3 showed similar shielding rates as lead in 8 layers, and in T2 these values were measured in 11 layers. In addition, similar shielding rate was measured in 12 layers at B2, and 8 layers in BF, and 4 layers in BF2. Comparing the weight of cases when commercialized with apron, T3, T2 and B2 were heavier than lead apron. But BF, BF2 were lighter than the lead apron. Based on the results of the experiment, T3 and T2 can be used as an alternative to lead if human or environmental hazards are considered a priority. However, BF and BF2 should be used if the reduction of external exposure is considered a priority.

Magnetoresistance in Post-annealed Bi Thin Films on PbTe-buffered CdTe(111)B and on Mica Substrates

김윤기,최진성,이해파,조성래,Kim Yun-Ki,Choi Jin-Sung,Li Hai-Bo,Cho Sung-Lae The Korean Vacuum Society 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.4

비스무스의 녹는점보다 3 도 낮은 온도인 $268^{\circ}C$에서 후열처리를 하여 비스무스 박막에서 자기저항의 큰 증가를 관측하였다. 레드텔러라이드 / 케드뮴텔러라이드 기판 위에서는 온도 5 K, 자기장 5T 하에서 190 에서 260으로, 마이카 기판 위에서는 620 에서 120 으로 자기저항의 큰 증가를 나타내었다. 이러한 자기저항의 큰 증가는, 열처리에 따른 결정도의 향상에 기인한 것으로 보인다. 하지만 일정 시간 이상의 오랜 시간의 열처리는 자기저항을 감소시키는 것으로 관측되었다. We have observed a large increase in the magnetoresistance (MR) of Bi thin films, which were subjected to a post-annealing procedure at $268^{\circ}C$C, $3^{\circ}C$ below the Bi melting point. We have achieved an increase in the MR by 260-fold and 1200-fold at 5 K and 5 T after post-annealing, as compared with 190 and 620 for an as-deposited Bi film on PbTe/CdTe(111) and on mica, respectively. The large MR increase by post-annealing might be due to the improvement of crystallinity according to the x-ray analysis. However, post-annealing over a certain amount time showed the reduction in MR values.

Magnetoresistance in Post annealed Bi Thin Films on PbTe buffered CdTe(111)B and on Mica Substrates

Yunki Kim(김윤기),Jin Sung Choi(최진성),Hai Bo Li(이해파),Sunglae Cho(조성래) 한국진공학회(ASCT) 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.4

비스무스의 녹는점보다 3도 낮은 온도인 268℃ 에서 후열처리를 하여 비스무스 박막에서 자기저항의 큰 증가를 관측하였다. 레드텔러라이드/케드뮴텔러라이드 기판 위에서는 온도 5 K, 자기장 5 T 하에서 190에서 260으로, 마이카 기판위에서는 620에서 120으로 자기저항의 큰 증가를 나타내었다. 이러한 자기저항의 큰 증가는, 열처리에 따른 결정도의 향상에 기인한 것으로 보인다. 하지만 일정 시간 이상의 오랜 시간의 열처리는 자기저항을 감소시키는 것으로 관측되었다. We have observed a large increase in the magnetoresistance (MR) of Bi thin films, which were subjected to a post annealing procedure at 268°C, 3°C below the Bi melting point. We have achieved an increase in the MR by 260 fold and 1200 fold at 5 K and 5 T after post annealing, as compared with 190 and 620 for an as deposited Bi film on PbTe/CdTe(111) and on mica, respectively. The large MR increase by post annealing might be due to the improvement of crystallinity according to the x ray analysis. However, post annealing over a certain amount time showed the reduction in MR values.