Hızlandırıcı tabanlı radyoizotop üretimi ve potansiyelinin simülasyonlar yoluyla araştırılması

Abstract

Tıbbi tanı ve görüntülemede çok talep gören radyoizotopların en son üretim yetenekleri, dünya çapında artan hasta sayısı kadar yüksek değildir. Hızla artan kanser vakaları, nükleer tıpta tanı ve tedavi amaçlı kullanılan radyofarmasötiklerin önemini arttırmıştır. TAEK 2018 sonu kayıtlarına göre; Ankara'da 4, İstanbul'da 3, Kocaeli' de 3, İzmir'de 2 ve Adana'da 1 olmak üzere toplam 13 adet radyofarmasötik üretimi yapan tesis ve nükleer tıp laboratuarlarında 591 adet cihaz bulunduğu da kayıtlara geçen veriler arasındadır.Radyofarmasötiklerin nükleer tıpta kullanılabilmesi için siklotronda üretilen radyoizotopların, maksimum verimlilik ve saflıkta üretilmesinin sağlanması önemli bir etkendir. Radyonüklid tedavi uygulamalarının her geçen gün giderek artması sonucunda, tedavi etkinliğinin arttırılması ve bu esnada radyasyon güvenliğinin sağlanabilmesi için kişiye özel dozimetrik uygulamalar büyük önem oluşturmaktadır. Kanser tedavisinde kullanılan lokal (cerrahi, radyoterapi ve lokal kemoterapi) veya sistemik (kemoterapi) tedavi yaklaşımlarından farklı olarak Nükleer Tıp, kanser tedavisinde hedefe yönlendirilmiş sistemik tedavi yaklaşımını kullanmaktadır. Bu tedavilerde amaç, hedef hücrelerde radyasyon etkisine bağlı sitotoksik etki (hücre ölümü) oluşturulurken, hedef hücreleri çevreleyen dokularda hücre hasarını mümkün olan en az seviyede tutmak ve vücudun geri kalan kısımlarını radyasyonun zararlı etkilerinden korumaktır. Nükleer Tıp bölümünde; kalp, böbrek, akciğer, tiroid, karaciğer ve beyin gibi organların çalışma durumunu, anatomisini, fizyolojisini ve patolojisini göstermek için birbirinden farklı görüntüleme ilaçları (radyofarmasötik) ve farklı özelliklerde kameralar (PET/BT, Gama kameralar, SPECT/BT…) kullanılmaktadır.Tıbbi hızlandırıcılarda GEANT 4'ün hadronik çarpışma simulasyonları ile Tc-99m, I-123, I-124, Ga-67,F-18, Y-86, In-111, C-11, Cu-64' nın radyoizotop üretim verimlilikleri araştırıldı. Güncel üretim parametreleri dikkate alındı ve Q değeri, tesir kesiti, üretim enerjisi ve ışınlama verimi gibi parametreler için optimum değerler hesaplandı. Bu çalışma aynı zamanda bölgedeki radyonüklid üretimine ışık tutmayı amaçlamaktadır.Anahtar Kelimeler: Geant4, ROOT, Radyoizotop, Benzetim.

Most recent production's capabilities of highly demanded radiosotopes in medical diagnosis and imaging is not as high as the increasing number of patients worldwide.Rapidly growing cancer cases increased importance of radiopharmaceuticals used in nuclear medicine for diagnosis and treatment. According to the records of TAEK 2018; It was among the data that there were 591 devices in facilities and nuclear medicine laboratories producing on total of 13 radiopharmaceuticals, there are four of them in Ankara, three of them in Istanbul, three of them in Kocaeli, two of them in Izmir and one of them in Adana.In order to use radiopharmaceuticals in nuclear medicine, it is an important factor to ensure that radioisotopes produced in cyclotron are produced with maximum efficiency and purity. As radionuclide treatment applications are increasing day by day, tailored dosimetric applications are of great importance in order to increase the effectiveness of the treatment and to ensure radiation safety. Unlike local (surgery, radiotherapy and local chemotherapy) or systemic (chemotherapy) treatment approaches were used in cancer treatment, Nuclear Medicine uses targeted systemic treatment approach in cancer treatment. The purpose of these treatments is to create a cytotoxic effect (cell death) due to the radiation effect in the target cells, while keeping the cell damage in the tissues surrounding the target cells to the minimum as possible as and protect the rest of the body from the harmful effects of radiation. In the Nuclear Medicine department; Different imaging drugs (radiopharmaceuticals) and cameras with different properties (PET / CT, Gamma cameras, SPECT / BT…) are used to show the working status, anatomy, physiology and pathology of organs such as heart, kidney, lung, thyroid, liver and brain.We studies show that radioisotope production efficiencies of Tc-99m, I-123. I-124, Ga-67, Y-86, Cu-64, F-18, In-111, C-11 at medical accelerators through hadronic collision simulations by Geant4. It is considered to recent production parameters and calculated the optimal values for parameters such as Q-value, cross section, production energy and irradiation yields. This study is also aimed to shed light on the radionuclide production in the region.Keywords: Geant4, ROOT, Radioisotope, Simulation.