• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제46권3호
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• pp.187-195
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• 2023

A shield was made by mixing materials such as bismuth(Bi) and barium(Ba) with silicon to evaluate its shielding ability. Bismuth was made into a shield by mixing a bismuth oxide(Bi₂O₃) colloidal solution and a silicon base and applied to a fibrous fabric, and barium was made by mixing lead oxide(PbO) and barium sulfate(BaSO₄) with a silicon curing agent and solidifying it to make a shield. The test was conducted according to the lead equivalent test method for X-ray protective products of the Korean Industrial Standard. The experiment was conducted by increasing the shielding body one by one from the test condition of 60 kVp, 200 mA, 0.1sec and 100 kVp, 200 mA, 0.1 sec. At 60 kVp, 2 lead oxide-barium sulfate shields, 2 bismuth oxide 1.5 mm shields, and 5 bismuth oxide 0.3 mm shields showed shielding ability equal to or higher than that of lead 0.5 mm. At 100 kVp, 2 lead oxide-barium sulfate shields and 2 bismuth oxide 1.5 mm shields showed shielding ability equal to or higher than that of lead 0.5 mm. It was confirmed that when using 2 pieces of lead oxide-barium sulfate and 1.5 mm of bismuth oxide, respectively, it has shielding ability equivalent to that of lead. Bismuth oxide and lead oxide-barium sulfate are lightweight and have excellent shielding ability, thus they have excellent properties to be used as an apron for radiation protection or other shielding materials.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.65-71
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• 2019

현재 Neck CT의 경우 Thyroid와 같은 표재성 장기의 피폭을 줄이기 위해 Bismuth 차폐체를 많이 사용하고 있다. 그러나 Bismuth 차폐체의 경우 표재성 장기 부근에서 선속 경화현상이 많이 발생하고 CT Number, Noise, Uniformity값의 변동이 심하게 나타난다. 본 연구에서는 주위에서 쉽게 구할 수 있고 가공성이 좋은 Aluminum과 Silicone을 이용하여 기존의 Bismuth 차폐체와 비교하여 차폐체로서의 유용성을 알아보았다. Bismuth(0.06 mmPb)와 차폐율이 비슷한 두께의 Aluminum 7.3mm와 Silicone 21.5mm를 제작하였다. 팬텀(RS-108T)의 Thyroid부근에 TLD(TLD-100)을 올려놓고 각각 5회씩 선량을 측정하였다. 화질 비교를 위해 Neck CT 영상에서 Thyroid 부근 axial영상의 CT Number와 Noise의 변화를 비교하였다. 그리고AAPM팬텀의 영상에서 각각 CT Number와 Noise, Uniformity의 변화를 측정하여 비교하였다. 결과에서 Thyroid에 대한 차폐체별 선량 비교에서 Non-Shield에 비해 Bismuth 차폐체가 14%, Silicone 21.5mm 15%, Aluminum 7.3mm 13%가 감소되었다. 통계적으로 Bismuth 차폐체와 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. Thyroid 부근 영상의 CT Number의 변화에서는 Bismuth 차폐체의 변동이 가장 크게 나타났다. AAPM팬텀 영상평가의 Uniformity 평가에서는 Bismuth차폐체는 부적합으로 Aluminum 7.3mm와 Silicone 21.5mm은 합격기준을 만족하였다. 연구결과 현재 임상에 사용되고 있는 고가의 Bismuth 차폐체와 비교하여 차폐율에서 Aluminum 7.3mm와 Silicone 21.5mm은 비슷한 차폐율을 나타냈으며, 팬텀 영상평가의 항목인 CT Number의 감약 계수 변동, Noise, Uniformity의 비교 실험에서 Bismuth 차폐체보다 우수하게 나타났다. Aluminum과 Silicone을 이용하여 표재성 장기의 크기에 맞게 다양한 차폐체를 만들어 사용한다면 환자 선량을 감쇠시키는데 유용할 것으로 판단된다.

• Journal of Magnetics
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• 제20권2호
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• pp.103-109
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• 2015

In this study, the authors attempted to produce a medical radiation shielding fiber that can be produced at a nanosize scale and that is, unlike lead, harmless to the human body. The performance of the proposed medical radiation shielding fiber was then evaluated. First, diamagnetic bismuth oxide, an element which, among elements that have a high atomic number and density, is harmless to the human body, was selected as the shielding material. Next, 10-100 nm sized nanoparticles in powder form were prepared by ball milling the bismuth oxide ($Bi_2O_3$), the average particle size of which is $1-500{\mu}m$, for approximately 10 minutes. The manufactured bismuth oxide was formed into a colloidal solution, and the radiation shielding fabric was fabricated by curing after coating the solution on one side or both sides of the fabric. The thicknesses of the shielding sheets prepared with bismuth oxide were 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, and 1.0 mm. An experimental method was used to measure the absorbed dose and irradiation dose by using the lead equivalent test method of X-ray protection goods presented by Korean Industrial Standards; the resultant shielding rate was then calculated. From the results of this study, the X-ray shielding effect of the shielding sheet with 0.1 mm thickness was about 55.37% against 50 keV X-ray, and the X-ray shielding effect in the case of 1.0 mm thickness showed shielding characteristics of about 99.36% against 50 keV X-ray. In conclusion, it is considered that nanosized-bismuth radiation shielding fiber developed in this research will contribute to reducing the effects of primary X-ray and secondary X-ray such as when using a scattering beam at a low level exposure.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.101-108
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• 2021

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.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제44권3호
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• pp.189-194
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• 2021

This study was conducted to reduce the exposure dose to the breast and adjacent organs as the number of Mammography increased. Therefore, it has been designed a shield in lead, bismuth + tungsten, and bismuth that does not require to be equipped by the patient, in which each type of shield was compared and analyzed of radiation exposure dose to breast, thyroid, and eye. Using a mammography machine, optically stimulated luminescent dosimeter(OSLD) was inserted to bilateral breast, thyroid, and eye of a dosimetry phantom to measure dose radiated onto the phantom. Shielding device was made in different thickness of 2mm, 3mm, and 5mm and dose evaluation was performed by measuring the dose while using lead, bismuth, and bismuth + tungsten prosthesis. When each shields combined with shielding device, were compared of dose, all showed similar does reduction in the dose to breast, thyroid, and eye in both cranialcaudal and mediolateraloblique view. Based on the current study, bismuth and bismuth + tungsten can replace conventional lead shield and it is anticipated to safely and conveniently reduce radiation exposure to breast, thyroid, and eye with the shield that does not require to be equipped.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.233-240
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• 2022

용융적층 방식의 필라멘트에 대한 방사선의 차폐유무의 관한 연구가 최근 연구되어지기 시작하였지만 차폐능력을 가진 필라멘트는 국내에 판매되지 않고 있으며 관련 연구도 미비하다. 이에 본 연구는 고밀도 폴리에틸렌을 기지재로 하고 강화재로 비스무트를 선정하여 복합 필라멘트를 제작한 후 차폐능력을 평가하고 3D 프린트를 이용한 방사선 차폐 복합물질 개발의 기초자료를 제공하고자 한다. 고밀도 폴리에틸렌에 실효 원자번호가 83인 비스무트를 혼합하였고 비스무트의 함유량을 20 wt%, 30 wt%, 40 wt%로 조절하여 필라멘트를 제작하였다. 제작된 필라멘트는 ASTM의 평가방법을 이용하여 물성 및 차폐능력을 평가하였다. 비스무트 함유량이 증가할수록 밀도, 무게, 인장강도는 증가하였고 차폐능력이 우수해짐을 확인 할 수 있었다. 방사선 차폐능력 평가 결과 HDPE(80%) + Bi(20%)의 경우 60 kV일 때 82%의 차폐율을 보였으며 비스무트 함유량이 40% 일 때는 최대 94.57%이상의 차폐율을 나타내는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 HDPE + Bi 필라멘트를 사용하면 기존에 연구되어진 금속 입자 함유 필라멘트들보다 가볍고 방사선을 차폐할 수 있는 방사선 차폐체 제작이 가능하다는 것을 확인하였고 의료 및 방사선 산업에 있어 방사선 차폐 복합물질로서의 사용가능성을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권1호
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• pp.216-223
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• 2017

In this work, linear and mass attenuation coefficients, effective atomic number and electron density, mean free paths, and half value layer and $10^{th}$ value layer values of barium-bismuth-borosilicate glasses were obtained for 662 keV, 1,173 keV, and 1,332 keV gamma ray energies using MCNP-4C code and XCOM program. Then obtained data were compared with available experimental data. The MCNP-4C code and XCOM program results were in good agreement with the experimental data. Barium-bismuth-borosilicate glasses have good gamma ray shielding properties from the shielding point of view.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.47-52
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• 2018

Brain Perfusion CT는 시간적 제약을 많이 받는 허혈성 급성뇌경색 환자의 관류 상태에 대한 정보를 정확하고 신속하게 제공함으로써 적절한 치료를 하는데 유용한 촬영 기법으로 임상에서 많이 촬영되고 있다. 그러나 이런 장점에도 불구하고 수정체의 피폭선량이 아주 많다는 단점이 있다. 본 연구에서는 Brain Perfusion CT 검사 시 수정체 피폭선량을 최대한 감소시키기 위한 방법으로 Bismuth 차폐체와 Position의 변화를 통하여 수정체 피폭선량의 최소화 방안을 알아보기 위한 목적으로 본 실험을 진행하였다. 팬텀(PBU-50)을 사용하여 양쪽 수정체에 TLD(TLD-100)를 올려두고 IOML에 평행, IOML에 평행(Bismuth 차폐), SOML에 평행, SOML에 평행(Bismuth 차폐)의 총 4가지 Position으로 각각 5회씩 Brain Perfusion scan을 실시하여 수정체의 선량을 측정하였다. 그리고 각각의 Position에 따른 화질 변화를 측정하기 위해 4군데에 관심영역을 정하여 CT Number와 Noise의 변화를 측정하여 비교하였다. 측정된 선량을 일원배치 분산분석한 결과 유의확률 0.000으로 Position에 따라 수정체의 피폭선량에 차이가 있다고 나타났으며, Duncan 사후검정결과에서 IOML에 평행 scan을 기준으로 SOML에 평행 scan과 SOML에 평행 scan(Bismuth 차폐)에서 각각 89.16%, 89.66%로 수정체 선량이 많이 감소하였으며, IOML에 평행 scan(Bismuth 차폐) 에서 37.12%순으로 감소하여 나타났다. 연구 결과 피폭선량은 SOML에 평행한 scan과 Bismuth를 차폐하여 SOML에 평행한 scan이 동일하게 감쇠효과가 가장 크게 나타났다. 수정체의 등가선량 선량한도와 비교하여 IOML에 평행한 scan에서 종사자와 공중의 선량을 기준으로 비교하면 각각 39.47%, 394.73%로 나타났으나, Bismuth를 차폐하여 SOML에 평행한 scan에서 각각 4.08%, 40.8%로 현저하게 줄어 들었다. 화질평가에서 모든 영상의 CT Number와 Noise측정에서 팬텀 영상검사 평가기준에 적합하게 나타났다. Brain Perfusion CT 촬영 시 차폐체를 사용하고 수정체가 조사야에 들어오지 않도록 환자의 position을 조절하는 것이 수정체 피폭을 줄이는 가장 유용한 방법이라 사료된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권3호
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• pp.860-866
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• 2019

The lead element or its salts are good radiation shielding materials. However, their toxic effects are high. Due to less toxicity of bismuth salts, the radiation shielding properties of the bismuth salts have been investigated and compared to that of lead salts to establish them as a better alternative to radiation shielding material to the lead element or its salts. The transmission geometry was utilized to measure the mass attenuation coefficient (${\mu}/{\rho}$) of different salts containing lead and bismuth using a high-resolution HPGe detector and different energies (between 81 and 1333 keV) emitted from point sources of $^{133}Ba$, $^{57}Co$, $^{22}Na$, $^{54}Mn$, $^{137}Cs$, and $^{60}Co$. The experimental ${\mu}/{\rho}$ results are compared with the theoretical values obtained through WinXCOM program. The theoretical calculations are in good agreement with their experimental ones. The radiation protection efficiencies, mean free paths, effective atomic numbers and electron densities for the present compounds were determined. The bismuth fluoride ($BiF_3$) is found to have maximum radiation protection efficiency among the selected salts. The results showed that present salts are more effective for reducing the intensity of gamma photons at low energy region.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권12호
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• pp.4142-4149
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• 2021

In the radiation protection application, the metal-polymer composites have been developed for their radiation shielding properties. In this research, the elastomer composites doped by 10 ㎛ and 100nm size of lead, bismuth and tungsten particles as filler with 30 and 60 wt percentages were prepared. To survey the shielding properties of the polymer composites using gamma-ray emitted from 152Eu and 137Cs sources, the gamma flux was measured by using NaI(Tl) detector, then the linear attenuation coefficient was calculated. Also, the Monte Carlo simulation (MCs) method was used. The results showed a direct relationship between the linear attenuation coefficients of the absorbent and filler ratio. Also, the decrease in the particle size of the shielding material in each weight percentage improved the radiation shielding features. When the dimension of the particles was in the order of nano-size, more attenuation was achieved. At low energies used for medical diagnostic X-ray applications due to the predominance of the photoelectric effect, bismuth and lead were suitable selection as filler.