Production and evaluation of a reference standard charcoal cartridge for airborne radioiodine monitoring in nuclear medicine

Abstract

Radioiodine-131 (131I) in the form of sodium iodide ( NaI) is the common therapeutic radiopharmaceutical used for thyroid diseases. However, it is volatile, also called airborne radioiodine which can cause the potentially internal exposure to the radiation worker via the inhalation process. In nuclear medicine, the gaseous iodine is the major component of airborne radioiodine contamination. Therefore, the gaseous airborne radioiodine monitoring is required for the radiation safety of the radiation worker. This monitoring involves the sampling of gaseous airborne radioiodine with the adsorption media using either the activated charcoal or the silver zeolite cartridge. After the air sampling, the radioiodine activity is determined by measuring the sample cartridge with a radiation detector. In order to obtain the accurate radioiodine activity, the radiation detector is needed to calibrate using the standard cartridge. Practically, the standard cartridge is used to establish the efficiency calibration curve, then, the counting efficiency is interpolated for the other radionuclides of which the energies are not existing in the standard cartridge. However, the commercial standard cartridge is unavailable in all institutes due to its high cost. Hence, the aims of this study were to produce and evaluate the reference standard charcoal cartridge, and to determine the correction factor for the counting efficiency of NaI(Tl) scintillation detector. In this study, the reference standard charcoal cartridges were fabricated in 4 patterns different in the standardized NaI distribution. Then, each cartridge was determined for the counting efficiency by measuring with the HPGe detector. The cartridge giving the maximum counting efficiency of the HPGe detector was selected for measuring with the NaI(Tl) scintillation detector. The maximum counting efficiency showed the pattern in which the NaI is located at the center of the cartridge. Using a practical method, the counting efficiency of the commercial 152Eu standard charcoal

ไอโอดีน-131 ในรูปของสารละลายโซเดียมไอโอไดด์ เป็นหนึ่งในสารเภสัชรังสีที่นิยมใช้ในการรักษาโรคเกี่ยวกับต่อมไทรอยด์อย่างไรก็ตามไอโอดีน-131 สามารถระเหยได้ในอากาศหรือมักเรียกกันว่า "ไอระเหยไอโอดีน" เป็นสาเหตุให้ผู้ปฏิบัติงานทางรังสีมีโอกาสได้รับสาร กัมมันตรังสีไอโอดีน-131 เข้าสู่ร่างกายผ่านทางการหายใจ โดยไอระเหยไอโอดีน-131 ที่ปนเปื้อนในแผนกเวชศาสตร์นิวเคลียร์ส่วนใหญ่มักปรากฏในรูปของก๊าซไอโอดีน-131 ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยแก่ผู้ปฏิบัติงานทางรังสี จึงต้องมีการเก็บตัวอย่างอากาศในสถานที่ทำงาน โดยใช้อุปกรณ์เก็บตัวอย่างอากาศชนิดตัวกลางดูดซับที่มักบรรจุอยู่ภายในตลับ ยกตัวอย่างเช่น ตลับถ่านกัมมันต์ หรือตลับซิลเวอร์ซีโอไลท์ หลังจากเสร็จสิ้นการเก็บตัวอย่างอากาศ จะนำตลับเก็บตัวอย่างอากาศไปวัดด้วยหัวรังสีเพื่อหาค่าความแรงรังสีของไอโอดีน-131 การที่จะทำให้หัววัดรังสีสามารถวัดค่าความแรงรังสีไอโอดีน -131 ในตลับเก็บตัวอย่างอากาศได้ถูกต้อง หัววัดรังสีควรได้รับการสอบเทียบหาค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสี วิธีทั่วไปทำได้โดยการวัดตลับมาตรฐานเชิงพาณิชย์ ซึ่งหลังจากการวัดจะสามารถสร้างกราฟแสดงประสิทธิภาพของหัววัดรังสีที่พลังงานต่างๆ ได้ จากนั้นค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีของพลังงานที่สนใจจะหาได้จากการประมาณค่าจากกราฟนี้ อย่างไรก็ตามตลับมาตรฐานเชิงพาณิชย์มีราคาค่อนข้างสูงจึงไม่ได้มีใช้กันในทุกสถาบัน ดังนั้น วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ต้องการสร้างและประเมินตลับถ่านกัมมันต์มาตราฐานอ้างอิง และสร้างค่าแก้ค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีชนิดโซเดียมไอโอไดด์ซินทิลเลชัน ในงานวิจัยนี้ จะสร้างตลับถ่านกัมมันต์มาตรฐานอ้างอิงทั้งหมด 4 รูปแบบ ซึ่งแต่ละรูปแบบจะมีตำแหน่งการหยดของสารละลายโซเดียมไอโอไดด์มาตราฐานที่แตกต่างกัน จากนั้นนำมาวัดด้วยหัววัดรังสีชนิดเจอร์มาเนียมความบริสุทธ์ิสูงเพื่อหาค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสี โดยตลับที่ให้ค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีสูงสุดจะนำไปใช้ในขั้นตอนการวัดกับหัวรังสีชนิดโซเดียมไอโอไดด์ซินทิลเลชัน จากผลการศึกษาพบว่าตลับที่มีรูปแบบการหยดเฉพาะตำแหน่งกลางตลับจะให้ค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีสูงที่สุด สำหรับวิธีทั่วไป ค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีต่อตลับถ่านกัมมันต์มาตรฐานเชิงพาณิชย์ ยูโรเพียม-152 จะหาได้จากการวัดด้วยหัววัดรังสีชนิดเจอร์มาเนียมความบริสุทธ์ิสูง จากนั้นค่าประสิทธิภาพของหัววัดที่พลังงาน 364.48 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ จะได้จากการประมาณค่าจากกราฟนี้ ผลจากการประมาณค่าได้เท่ากับ 2.96% ส่วนค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีต่อตลับถ่านกัมมันต์มาตรฐานอ้างอิง จะหาได้จากการวัดด้วยหัววัดรังสีชนิดโซเดียมไอโอไดด์ซินทิลเลชัน เนื่องจากสเปกตรัมที่ได้จากหัววัดรังสีชนิดโซเดียมไอโอไดด์ซินทิลเลชันมีความสามารถในการแยกพลังงานได้ไม่ดีจึงไม่สามารถแยกระหว่าง 2 พลังงานของไอโอดีน-131 ที่อยู่ใกล้กันได้คือ 284.29 และ 364.48 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ ด้วยเหตุนี้จึงนำมาสู่การศึกษาการวิเคราะห์สเปกตรัมด้วย 3 วิธี คือ (ก) FWHM, (ข) วิธีนับวัดเฉพาะพีคพลังงาน 364.48-กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ และ (ค) วิธีนับวัดแบบรวมพลังงาน 284.29-กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ และ 364.48-กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ จากการวิเคราะห์ข้อมูลพบว่าค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีชนิดโซเดียมไอโอไดด์ซินทิลเลชันจากแต่ละวิธี ได้ค่าเท่ากับร้อยละ 4.42 ± 0.30, ร้อยละ 21.14 ± 0.70 และ ร้อยละ 23.36 ± 0.75 เพื่อที่จะแก้ค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีชนิดโซเดียมไอโอไดด์ซินทิลเลชันต่อตลับถ่านกัมมันต์มาตรฐานอ้างอิง จึงได้มีการหาค่าแก้ระหว่าง ค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีชนิดเจอร์มาเนียมความบริสุทธ์ิสูงต่อตลับถ่านกัมมันต์มาตรฐานอ้างอิงเชิงพาณิชย์ยูโรเพียม -152 กับค่าประสิทธิภาพของหัววัดรังสีชนิดโซเดียมไอโอไดด์ซินทิลเลชันต่อตลับถ่านกัมมันต์มาตรฐานอ้างอิง ผลจากการคำนวณได้ค่าเท่ากับ 0.670 ± 0.045, 0.140 ± 0.005 และ 0.127 ± 0.004 ดังนั้นจากผลการทดลองสามารถสรุปได้ว่า ตลับถ่านกัมมันต์มาตรฐานอ้างอิงสามารถสร้างและใช้งานได้หากมีการใช้ค่าแก้ร่วมด้วย