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방사성의약품 투여에 의한 체내피폭선량은 어떻게 평가할까?핵의학분과 세부편집장, 핵의학 과장 변병현2020-10-05

방사성의약품이란?

    방사성의약품은 방사성동위원소가 표지 된 의약품으로, 질병의 진단 또는 치료목적으로 인체에 투입되는 의약품이다. 전체 방사성의약품의 약 80%는 진단용으로, 20%는 치료용으로 임상에 이용되고 있는데, 앞으로는 치료용 방사성의약품의 이용이 좀 더 늘어날 것으로 전망하고 있다.

    방사성의약품에서 [방사성]은 방사성동위원소의 종류에 따라 성질이 규정되는데, 방사성동위원소에는 아주 높은 에너지의 방사선을 방출하는 치료용 방사성동위원소도 있고 상대적으로 에너지가 낮은 대신 아주 긴 거리를 날아가서 몸 밖에서 이를 검출하는 것이 용이한 진단용 방사성동위원소, 또는 이 두 가지 성질을 모두 지닌 동위원소(예: I-131)들이 있다. [의약품]은 종양 표면에 결합하거나(예: 림프종 표적 항체) 체내 특정 대사상태를 반영하는(예: 포도당의 유사체인 FDG) 역할을 한다. 이 [방사성]과 [의약품]들을 어떻게 조합하느냐에 따라 몸 속의 특정 상태나 물질을 진단하거나 치료할 수 있는 방사성의약품의 조합을 무궁무진하게 만들 수 있는 것이 방사성의약품의 특징이다.

 

피폭선량평가의 필요성

    투여된 방사성의약품이 체내에 미치는 영향은 [방사성] 부분에 의한 것이 대부분이다. [의약품] 자체의 양은 해당 약물의 일반적인 투여용량에 비해서 극히 미미하기 때문에 이에 따른 약리작용 역시 임상적인 의미가 거의 없다고 볼 수 있기 때문이다. 따라서, 어떠한 방사성의약품의 안전성을 예측/평가하는데 있어서는 방사성동위원소에 의한 체내 방사선 피폭선량을 평가하는 작업이 핵심이라고 할 수 있다.

    특히, 높은 에너지를 방출하는 방사성동위원소를 이용하는 치료용 방사성의약품의 경우에는 안전성을 확보하기 위해 정확한 피폭선량의 평가가 필수적이다. 일반적으로 전신 또는 방사선에 민감한 특정장기를 기준으로 피폭선량이 일정 수준을 초과하지 않는 범위 내에서 방사성의약품의 투여용량을 결정하게 된다. 이 경우, 여러 장기 중에서도 골수는 방사선에 매우 민감하므로 방사성동위원소를 이용한 치료에서 골수는 손상위험장기(OAR, Organ At Risk)로 지정되는 경우가 많다.

 

방사선량평가방법

    방사성의약품에 의한 피폭선량을 평가하기 위해서는 1) 방사성동위원소의 종류, 2) 방사성의약품이 체내에 머무르는 시간, 그리고 3) 시간에 따른 방사성의약품의 장기 별 분포 등을 알고 있어야 한다.

1) 방사성동위원소의 종류: 방사성동위원소는 높은 에너지를 가진 불안정한 상태에 있기 때문에, 이 에너지를 방출하면서 안정한 상태로 변화하는데, 이 때 방출하는 에너지의 종류, 세기 및 반감기는 방사성동위원소의 종류에 따라 천차만별이다. 따라서, 같은 용량의 방사성의약품을 체내에 주사하였더라도 어떤 방사성동위원소가 이용되었는가에 따라서 피폭선량은 매우 큰 차이를 보이게 된다. 현재 임상에서 이용되고 있는 방사성동위원소들이 방출하는 에너지의 종류와 세기 및 반감기는 잘 알려져 있기 때문에 계산과정에서 이 내용을 반영해주면 된다.

2) 방사성의약품이 체내에 머무르는 시간: 방사성의약품이 체내에 오래 머무를수록 피폭선량은 늘어나게 된다. 예를 들어, 신장기능이 감소되어있는 환자들은 일반적으로 약물을 몸 밖으로 배설하는데 정상인보다 오랜 시간이 소요되기 때문에 방사성의약품의 투여용량을 줄여야 하는 경우가 많다. 실제 체내에 머무르는 시간을 평가하기 위해서는, 우선 투여한 방사성의약품이 방출하는 방사선의 세기를 여러 번(통상 4회 이상) 연속적으로 측정하여 시간-방사능곡선을 구하게 된다. 방사선의 세기를 측정하는 방법은 감마카메라 영상을 획득하여 관심영역 내의 방사선을 측정함으로써 전신 또는 특정장기의 시간-방사능곡선을 그리거나, 채혈을 여러 번 하여 혈액의 방사선을 측정하여 시간-방사능곡선을 얻는 방법이 있다. 그런 다음, 이 곡선을 가장 잘 설명할 수 있는 시간-방사능 함수식을 추정하면 방사능의 체내 반감기를 구할 수 있다. 이 값을 활용하면 실제 해당 방사성의약품의 피폭선량을 추정할 수 있는데, 예를 들어 투여한 방사성의약품의 방사성동위원소 종류와 영상 또는 채혈을 통해 측정한 체내 반감기를 알고 있으면, 기존 연구자들이 표준모형의 팬텀 실험을 통해 구해둔 표를 이용하여 전신 또는 장기 별 피폭선량을 추정할 수 있다.

3) 시간에 따른 방사성의약품의 장기 별 분포: 2)의 방법은 비교적 간편한 대신 표준인체모형에서 방사성의약품이 해당 장기에 고르게 분포한다는 가정 하에 성립한다. 즉, 개인에 따른 장기의 상대적 크기 차이나 방사성의약품이 장기에 불 균일하게 분포함에 따른 피폭선량의 차이는 반영하지 못하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 최근에는 SPECT나 PET과 같은 3차원적 영상으로 시간에 따른 장기 별 방사능의 분포를 보다 정확하게 얻어내고자 하는 노력이 이루어지고 있다.

 

    방사성의약품은 일반의약품과 달리 의약품 자체보다는 표지 된 방사성동위원소에 의한 방사능이 안전성 이슈와 직결되기 때문에, 방사성의약품의 최적화된 이용을 위해서는 정확하면서도 실제 임상에 적용이 가능한 피폭선량평가방법이 필수적이며 이는 지속적으로 연구가 이루어져야 하는 분야이다.

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