Nötron aktivasyonuyla 142Pr ve 170Tm radyoizotoplarının üretilmesi ve birincil ve ikincil radyoaktivite ölçme yöntemleri kullanılarak standardizasyonlarının yapılması

Abstract

Günümüzde medikal alanda özellikle tıbbi görüntülemede, kanser tedavisinde ve doku bozukluklarının giderilmesinde radyoizotopların kullanımı giderek artmaktadır. Doz etkinliğinin yüksek olmasından dolayı ve sağlıklı organların maruz kalacağı radyasyonu asgaride tutmak için radyonüklit tedavisinde sadece yüksek enerjili beta parçacığı veya betanın yanı sıra düşük enerjili ya da düşük yayınlanma olasılıklı gama ışınları yayınlayan radyoizotopların kullanımı yüksek doz hızlı brakiterapi (HDR-B) olarak yaygınlaşmaktadır. Bu alanda kullanılabilecek radyonüklitlerden praseodim-142 (142Pr) ve tulyum-170'nin (170Tm) radyoaktivite standardizasyonuyla ilgili çalışmalar literatürde oldukça azdır. Bu nedenle, bu tezde uygulanacak birincil ve ikincil aktivite standardizasyonu yöntemleri, gelecekteki radyonüklit metrolojisi çalışmalarına katkı sağlayacaktır. Bu çalışmada, İstanbul Teknik Üniversitesi TRIGA MARK-II araştırma reaktöründe yüksek saflıkta doğal praseodim oksit (Pr2O3) ve tulyum oksit (Tm2O3) reaktör kalbinde yaklaşık 1012 n/(cm2s) 5 dakika süreyle ışınlanarak 142Pr ve 170Tm radyonüklitleri üretilmiş ve bu radyonüklitlerin birincil ve ikincil radyoaktivite ölçüm yöntemleriyle standardizasyonu yapılmıştır. Tez çalışmasında 142Pr için kalibre edilmiş iyonizasyon odası (CIC), üçlü-ikili çakışma oranı ile sıvı sintilasyon sayımı (TDCR-LSC), CIEMAT-NIST verim izleme ile sıvı sintilasyon sayımı (CN-LSC) ve yüksek saflıkta germanyum dedektör ile gama ışını spektrometrisi (HPGe-GRS) yöntemleri kullanılmıştır. 170Tm için ise TDCR-LSC, CN-LSC ve HPGe-GRS yöntemleri kullanılmıştır. Çalışmaların sonucunda farklı yöntemlerle elde edilen aktivite değerleri; 142Pr için iyon odası sistemiyle 24,04 ± 0,44 MBq/g, CIEMAT-NIST yöntemiyle 24,08 ± 0,29 MBq/g, TDCR yöntemiyle 24,12 ± 0,44 MBq/g ve yüksek çözünürlüklü gama spektrometrisiyle 22,62 ± 1,63 MBq/g olarak ölçülmüştür. 170Tm aktivitesi ise CIEMAT-NIST yöntemiyle 243,33 ± 0,93 kBq/g, TDCR yöntemiyle 245,62 ± 0,84 kBq/g ve yüksek çözünürlüklü gama spektrometrisiyle 248,51 ± 12,13 kBq/g olarak tespit edilmiştir. Her iki radyonüklit için de sonuçlar belirsizlik sınırları içerisinde birbirini destekleyici niteliktedir ve çalışmada TDCR yönteminin en düşük belirsizlikleri verdiği görülmüştür. Bu çalışma ülkemizde TDCR yöntemiyle yapılan ilk standardizasyon ölçümlerini içermesinin yanı sıra bir araştırma reaktörü ile farklı terapötik amaçlı radyonüklitlerin üretilebileceği de gösterilmiştir.

In today's medicine, radioisotopes are being increasingly used in medical imaging, cancer therapy and treatment of tissue malformations. Especially, pure high energy beta emitting radionuclides or beta emitters with low energy, low intensity gamma rays are preferred in brachytherapy techniques to limit the dose transferred to the affected region. Several studies show that both praseodymium-142 (142Pr) and thulium-170 (170Tm) can be also used as brachytherapy sources. However, literature on the radioactivity standardization of these radionuclides is still scarce and the radioactivity standardization methods used in this thesis work for 142Pr and 170Tm will contribute to the radionuclide metrology field in an essential way.In this study, potential high dose rate brachytherapy radionuclides 142Pr and 170Tm were produced in Istanbul Technical University TRIGA Mark II research rector by neutron irradiation of high purity praseodymium and thulium oxides for about 5 minutes at the core of the reactor. These radionuclides were standardized with primary and secondary activity standardization methods. These methods comprise of calibrated ionization chamber (CIC) current measurement, triple-to-double coincidence ratio liquid scintillation counting (TDCR-LSC), CIEMAT-NIST efficiency tracing liquid scintillation counting (CN-LSC) and high purity germanium gamma ray spectrometry (HPGe-GRS) for 142Pr. TDCR-LSC, CN-LSC and HPGe-GRS methods were used for the standardization of 170Tm.The activities for 142Pr are measured as 24,04 ± 0,44 MBq/g, 24,08 ± 0,29 MBq/g, 24,12 ± 0,44 MBq/g and 22,62 ± 1,63 MBq/g with calibrated ion chamber, CIEMAT-NIST method, TDCR method and high resolution gamma spectrometry, respectively. 170Tm results are 243,33 ± 0,93 kBq/g, 245,62 ± 0,84 kBq/g and 248,51 ± 12,13 kBq/g with CIEMAT-NIST method, TDCR method and high resolution gamma spectrometry, respectively. The results from different methods corroborate each other within uncertainty limits and TDCR method gives the lowest uncertainty values for these radionuclides. This study includes the first standardization work in Turkey with the TDCR method and it is shown that different therapeutic radionuclides may be produced in research reactors and standardized to be used in hospitals in Turkey.