مروری بر پوشش‌های محافظتی در برابر پرتو ایکس با استفاده از مواد معدنی در کاربردهای پزشکی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد

2 دانشیار، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد

3 استادیار، دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد

چکیده

انسان با پیشرفت فناوری همواره در برابر خطرات ناشی از پرتو به خصوص پرتو یون‌ساز ایکس و گاما قرار دارد. از پرتو ایکس در بخش‌های مختلفی اعم از پزشکی، صنعتی و کشاورزی استفاده می‌شود. از آن‌جایی که بیشترین کاربرد پرتو  ایکس در بخش پزشکی ا‌ست، بسیاری از افراد از جمله بیماران و پزشکان و کارکنان بیمارستان در برابر خطرات ناشی از این پرتو  قرار دارند. تاکنون تلاش‌های بسیاری برای محافظت این افراد صورت گرفته که استفاده از کابین‌ها و منسوجات پوشش داده شده با مواد سربی یکی از این موارد است. محققان بنا به دلایلی همچون سمی‌بودن، سنگینی، انعطاف‌پذیر‌نبودن و غیره درصدد جایگزینی سرب هستند. در این مقاله، به بررسی مواد معدنی همچون باریم، تنگستن، بیسموت و قلع که به عنوان جاذب پرتوهای یون‌ساز مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است، پرداخته شده است. نتایج محققان نشان داد که این مواد می‌‌توانند با وزنی کمتر، زیست‌سازگاری و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به سرب، پرتوهای ایکس را تا حد قابل قبولی تضعیف سازند. هم‌‌چنین، میزان جذب پرتو ایکس به اندازه ذره ماده معدنی، ضریب تضعیف ماده و ضخامت ماده جاذب بستگی دارد. در این مقاله، انواع مواد معدنی جاذب پرتو ایکس و مقایسه آن‌‌ها با سرب به طور اجمالی مورد بررسی قرار می‌‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

dor 20.1001.1.22517278.1398.9.4.2.2

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Review of X-ray Shielding Coatings Using Mineral Materials in Medical Applications

نویسندگان [English]

  • fatemeh Imanipoor 1
  • Mohammad Khajeh Mehrizi 2
  • Pedram Payvandy 2
  • Mohammad Eslami Kalantari 3
1 Textile Engineering Department, Yazd University
2 Textile Engineering Department, Yazd University
3 Physics Department, Yazd University
چکیده [English]

With the advancement of technology, humans are always against the dangers of waves, especially ionized waves, such as X and Gamma waves. X-rays are used in various sections such as medicine, industry, and agriculture. Since most X-rays are used in the medical sector, many people including patients, doctors and hospital staff, are at risk from the dangers of this wave. So far, there have been many attempts to protect these people, which include the use of lead cabins and textiles coated with lead. But researchers, because of toxicity, heavy, un-flexibility and etc are studying for alternative of lead. In this paper, mineral materials such as barium, tungsten, bismuth and tin as absorb of ionized rays has attracted the attention of researchers. The results showed these materials have been able to attenuation the X-rays an acceptable level with less weight, more biocompatibility and flexibility than lead. Also, the scientists' observations showed that the amount of X-ray absorption depends on the size of the mineral, the attenuation coefficient, and the thickness of the adsorbent. In this paper, the types of X-ray absorber minerals and their comparison with lead are briefly examined.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • X-rays absorbent materials
  • Inorganic materials
  • X-ray coated protective
  • lead
1-   A. Becheri, M. Dürr, P. L. Nostro, P. Baglioni, "Synthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles: application to textiles as UV-absorbers", J. Nanopart. Res. 10, 679-689, 2008.
2-   M. A. Hossain, M. Rahman, "A review of nano particle usage on textile material against ultra violet radiation". JTST, 1, 93, 2015.
3-   A. Zamanian, C. Hardiman, "Electromagnetic radiation and human health: A review of sources and effects", high Freq. Des. 4, 16-26, 2005.
4-    M. H. Barcellos-Hoff, C. Park, E. G. Wright, "Radiation and the microenvironment–tumorigenesis and therapy", Nat. Rev. Cancer, 5, 867, 2005.
5-  ز. قاسمی‌نژاد لیچاهی، "بررسی پرتوگیری کادر پزشکی در مراکز پزشکی هسته‌ای شهر رشت"، پایان نامه ارشد فیزیک هسته‌ای، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، صفحه58، 1389.
6-   R. A. Scott, "Textiles for protection", Elsevier, 2005.
7-   N. N. Azman, , S. A.Siddiqui, I. M. Low, "Characterisation of micro-sized and nano-sized tungsten oxide-epoxy composites for radiation shielding of diagnostic X-rays", Text. Res. J. 33, 4952-4957, 2013.
8-   B. Moore, E. VanSonnenberg, G. Casola, R. A. Novelline, "The relationship between back pain and lead apron use in radiologists", Am. J. Roentgenol. 158, 191-193, 1992.
9-   M. Jamil, M. H. Hazlan, R. M. Ramli, N. Z. N. Azman, "Study of ٍelectrospun PVA-based concentrations nanofibre filled with Bi2O3 or WO3 as potential x-ray shielding material". Radiat. Phys. Chem, 156, 272-282, 2019.
10-  N. Aral, F.Banu Nergis, C. Candan, "An alternative X-ray shielding material based on coated textiles", Text. Res. J. 86, 803-811, 2016.
11-  K. Günther, C. Giebing, A. Askani, T. Leisegang, M. Krieg, , Y. Kyosev, B. Mahltig, "Cellulose/inorganic-composite fibers for producing textile fabrics of high X-ray absorption properties", Mat. Chem. Phys, 167, 125-135, 2015
12-  H. Özdemir, B. Camgöz, "Gamma radiation shielding effectiveness of cellular woven fabrics", J Ind. Text. 47, 712-726, 2018.
13-  A. Aghaz, R. Faghihi, S. M. J. Mortazavi, A. Haghparast, S.Mehdizadeh, S. Sina, "Radiation attenuation properties of shields containing micro and Nano WO3 in diagnostic X-ray energy range". Int. J. Radiat. Res, 14, 127-131, 2016.
14-  H. A. Maghrabi, A. Vijayan, P. Deb, L. Wang, "Bismuth oxide-coated fabrics for X-ray shielding", Text. Res. J. 86, 649-658, 2016.
15-  B. Mahltig, K. Günther, A. Askani, F. Bohnet, N. Brinkert, Y. Kyosev, T. Leisegang, "X-ray-protective organic/inorganic fiber–along the textile chain from fiber production to clothing application", J .Text. Inst. 108, 1975-1984, 2017.
16-  M. Mirzaei, M. Zarrebini, A. Shirani, M. Shanbeh, S. Borhani, "X-ray shielding behavior of garment woven with melt-spun polypropylene monofilament", Powder Technol. 345, 15-25, 2019.
17-  M. Mirzaei, M. Zarrebini, A. Shirani, M. Shanbeh, S. Borhani, "X-ray shielding by a novel garment woven with melt-spun monofilament weft yarn containing lead and tin particles", Text. Res. J. 89, 63-75, 2017.
18-  N. Aral, B. Nergis, C. Candan, A. O. Tümsek, T. Y. Bozkurt, İ. G. Gür, "An Investigation on Sewability of X-ray Protective Fabrics", Mat. Sci. Eng. 254, DOI: 10.1088/1757-899X/254/5/052002, 2017.
19- م. قنادی مراغه، "فناوری هسته‌‌ای"، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، 1،1، 1389.
20-  M. Kazempour, M. Saeedimoghadam, F. S. Shooli, N.Shokrpour, "Assessment of the radiation attenuation properties of several lead free composites by Monte Carlo simulation", J. Bio. Phys. Eng. 5, 67, 2015.
21-  H. Schlattl, M. Zankl, H. Eder, C. Hoeschen, "Shielding properties of lead‐free protective clothing and their impact on radiation doses", Med. Phys. 34, 4270-4280, 2007.
22- ف. گلستانی فرد، م. ع. بهره‌ور، ا. صلاحی، "روش‌های شناسایی و آنالیز مواد"، انتشارات دانشگاه علم و صنعت، 1397.
23-  P. Sprawls, "Physical principles of medical imaging", WI: Medical Physics Publishing, 1996.
24-  SC. Bushong, "Radiologic science for technologists: Physics, biology, and protection", 9th ed. St Louis, MO: Mosby, 2008.
25- ف. ایمانی‌‌پور، م. خواجه مهریزی، پ. پیوندی، " تاثیر استفاده از نانوماده بیسموت اکسید بر میزان تضعیف پرتو ایکس"، چهارمین همایش ملی  و کارگاه‌‌‌‌های تخصصی علوم و فناوری نانو، 1398.
26-  J. P. McCaffrey, H. Shen, B. Downton, E. Mainegra‐Hing, " Radiation attenuation by lead and nonlead materials used in radiation shielding garments", Med. Phys. 342, 530-537, 2007.
27-  S. Nambiar, E. K.Osei, J. T.Yeow, "Polymer nanocomposite‐based shielding against diagnostic X‐rays", J. Appl. Polym. Sci. 127, 4939-4946, 2013.
28-  H. Mori, K. Koshida, O. Ishigamori, K. Matsubara, "Evaluation of the effectiveness of X-ray protective aprons in experimental and practical fields", Radio. Phys. Technol. 7, 158-166, 2013.
29-  O. H. Al-Bodairya, M. H.Al–Maamorib, A. I. Al-Mosawic, N. A. Saleha, "Effect of tungsten percent on transmission properties for (X-Ray) of styrene butadiene rubber", Int. j. Curr. Eng. 3, 804-808, 2013.
30-  T. Fujimori, S.Tsuruoka, B. Fugetsu, S.Maruyama, A.Tanioka, M. Terrones, K. Kaneko, "Enhanced X-ray shielding effects of carbon nanotubes", Mater. Express, 1, 273-278, 2011.
31- س. آ. حدادی، ا. رمضانی سعادت آبادی و م. مهدویان احدی، "مروری بر روش‌های ساخت نانو کره‌های توخالی کربنی جهت استفاده در پوشش‌های سطح"، نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ، 7،1، 16-1، 1396.
32- N. Aral, F. B.Nergis, C. Candan, "The X-ray attenuation and the flexural properties of lead-free coated fabrics". J. Ind Text. 47, 252-268, 2017.
33-  A. R. A. L.Nebahat, F. B. Nergis, C. Candan, "Investigation of X-ray attenuation and the flex resistance properties of fabrics coated with tungestan and barium sulphate additive", Tekst. Konfeksiyon, 26, 166-171, 2016.
34-  R. Singh, S. G. Kulkarni, "Nanocomposites based on transition metal oxides in polyvinyl alcohol for EMI shielding application". Polymbull. 71, 497-513, 2014.
35-  N. Z. N. Azman, , S. A. Siddiqui, I. M. Low, "Synthesis and characterization of epoxy composites filled with Pb, Bi or W compound for shielding of diagnostic x-rays", App. Phys A. 110, 137-144, 2013.
36-  N. Z. N. Azman, , S. A. Siddiqui, R. Hart, I. M. Low, "Microstructural design of lead oxide–epoxy composites for radiation shielding purposes". Mat. Sci. Eng C. 128, 3213-3219, 2013.
37-  R. Künzel, E. Okuno, "Effects of the particle sizes and concentrations on the X-ray absorption by CuO compounds". Appl. Radiat. Isot. 70, 781-784, 2012.
38-  B. Kusuktham, C. Wichayasiri, S. Udon, "X-Ray attenuation of cotton fabrics coated with barium sulphate". J. Min. Met. Mater. 26,17-23, 2016
39-  J. P. McCaffrey, F.Tessier, H. Shen, "Radiation shielding materials and radiation scatter effects for interventional radiology (IR) physicians", Med. phys. 39, 4537-4546, 2012.
40-  M. Zuguchi, , K. Chida, M.Taura, Y. Inaba, A. Ebata, S. Yamada, "Usefulness of non-lead aprons in radiation protection for physicians performing interventional procedures", Radiat. Prot. Dosimetry. 131, 531-534, 2008.
41-  J. P. McCaffrey, E. Mainegra‐Hing, H. Shen, "Optimizing non‐Pb radiation shielding materials using bilayers", Med. Phys. 36, 5586-5594, 2009.
42- م. احسان‌جو، س. محمدی، ناز چایی بخش لنگرودی، "مروری بر نقش نانو مواد در بهبود خواص مقاومت به خوردگی پوشش‌های غنی از روی"، نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ، 9،3، 44-27، 1398.