18FDG 생산용 타겟("사용 후 H218O")의 방사화 분석

Abstract

현재 국내에서 가동 중인 싸이클로트론센터는 약 35개소에 이르며, 대부분의 싸이클로트론 센터는 주로 핵의학검사용 악성종양 추적자인 <TEX>$^{18}FDG$</TEX> 등과 같은 방사성의약품을 생산하고 있다. 18F을 생산하기 위한 타겟으로서 산소동위원소비(<TEX>$^{18}O/O$</TEX>)가 98%정도인 고농축 <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>를 사용하고 있다. 고농축 <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>는 1 gram당 가격이 약 60~70 USD 정도로 매우 고가이나 100% 수입에 의존하고 있는 상황이다. 양성자 빔 조사 전의 타겟(고농축 <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>)은 비방사성이다. 하지만, "사용후 <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>"는 불순물들의 방사화에 의해 방사능을 띄게 되므로 방사선안전 법규에 따라 적절한 관리가 이루어져야 한다. 최근의 핵의학검사 건수의 증가에 따라 사용 후 O-18의 발생량이 증가하고 있음에도 불구하고 국내에서는 현재까지 이에 대한 방사화분석이 이루어지지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 <TEX>$^{18}F$</TEX>생산을 위해 양성자조사를 하고 난 타겟, 이른바 "사용후 O-18 water"의 방사화 분석을 실시하여 핵종별 방사능농도(Bq/g)를 확인하고자 하였다. 세 곳의 서로 다른 싸이클로트론 센터에서 보관 중인 "used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>" 중 20g 씩을 채취한 3개의 시료에 대해 방사화분석을 실시하였으며, 분석결과 사용후 O-18 water는 감마선 방출 방사성핵종인 <TEX>$^{56}Co$</TEX>, <TEX>$^{57}Co$</TEX>, <TEX>$^{58}Co$</TEX>, <TEX>$^{54}Mn$</TEX> 등과 베타선 방출핵종인 <TEX>$^3H$</TEX>을 상당량 포함하고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 모든 시료에서 3H은 규제면제 농도 이하인 반면, 한 개 시료는 핵종별 규제면제농도 이상의 감마선 방출핵종을 포함하고 있음을 확인하였다. 시료에 포함된 감마선 방출핵종의 방사능 농도(Bq/g)는 조사 후 보관기간의 차이에 따라 달랐으며, 향후의 추가적인 연구가 더 필요하다고 판단되지만, 본 연구의 결과는 "사용후 O-18 water"의 합리적인 관리방안 수립을 위한 근거 자료로 활용될 수 있을 것이다. Currently, about 35 cyclotrons have been operating in South Korea. Most of them are mainly used for the synthesis of radiopharmaceuticals such as <TEX>$^{18}FDG$</TEX>, which is a cancer tracer for nuclear medicine. Highly enriched <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX> containing up to 98% of <TEX>$^{18}O/O$</TEX> isotope ratio is used as the target for <TEX>$^{18}F$</TEX> production. The price of the highly enriched <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX> ranges 60~70 USD/g, and all of them have been imported from foreign country in spite of the very expensive price. The target (enriched <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>) is non-radioactive before the proton beam irradiation. But, the post-irradiation target (used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>) must be managed following the National Radiation Safety Regulations, because it turns into radioactive by the radioactivation of the impurities within the target. Recently, nevertheless of the fast increasing amount of used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX> in accordance with the increasing number of nuclear medicine cases, any activation analysis on the used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX> have been conducted yet in Korea. In this research, activation analysis have been conducted to confirm the specific radioactivity(Bq/g) of each radioisotopes within the used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>. The analysis have been done on the 3 of 20g samples collected from the used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX> storages at different cyclotron centers. Based on the results, it was confirmed that the "used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>" contains gamma emitters such as <TEX>$^{56}Co$</TEX>, <TEX>$^{57}Co$</TEX>, <TEX>$^{58}Co$</TEX>, and <TEX>$^{54}Mn$</TEX> as well as the considerable amount of beta emitter <TEX>$^3H$</TEX>. It was also confirmed that the only one sample contained over exemption level of gamma emitters while the specific activity of tritium was lower than the exemption level in all samples. The specific activity of radioisotopes were measured different levels in the samples depending on the elapsed time after irradiation. Further study on the activation of the "used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>" is definitely necessary, nevertheless the as-is results of this research must be useful in establishing a rational "used <TEX>$H_2{^{18}}O$</TEX>" management protocol.