방사약학

1. 서론

1) 방사성의약품의 이용

방사성의약품은 진단용과 치료용으로 나눌 수 있다. 진단용은 대부분 체내에 투여하여 특정 장기에 섭취가 되면 그 부위에서 방출하는 방사선을 탐지하여 영상을 구성하여 질병을 진단하는데 사용하고, 치료용은 암이나 류마티스 관절염 등 특정 병소에 방사성의약품이 축적이 되면 그 부위에 방사선을 조사하여 세포를 죽임으로써 질병을 치료하는 것이다.

 

진단용 방사성의약품은 인체에 투여할 경우 조직에 대한 독성은 약하면서 인체를 잘 투과하여 외부에서 탐지할 수 있는 방사선을 방출하여야 한다. 이러한 방사선으로 적당한 것은 감마선과 양전자선을 들 수가 있다.

 

감마선은 에너지에 따라 투과력이 달라진다. 에너지가 높을수록 인체 투과력이 높아지므로 진단용으로 적당하지만, 너무 높으면 감마카메라 검출기에서 검출효율이 떨어지거나 조준기에서 분해능이 떨어지는 문제가 있다. 따라서 너무 높아도 좋지 않고, 너무 낮아도 좋지 않으며, 적당한 정도의 에너지를 가지고 있는 감마선이 좋다. 현재 가장 널리 보급되어 있는 감마선 영상장치인 감마카메라나 SPECT는 NaI 결정을 이용한 신틸레이션(scintillation) 검출기의 원리를 이용하므로 이에 적당한 방사성 동위원소의 에너지는 100~200 keV 정도이다. 이러한 에너지 범위에 속하는 감마선을 방출하는 대표적인 방사성동위원소가 99mTc으로서 에너지가 140 keV이다. 한편으로는 99mTc이 방사성의약품으로 가장 널리 사용돼 영상장치도 에너지가 100~200 keV 감마선을 영상화하기에 적당하도록 개발이 되었다고 볼 수 있다.

 

양전자선은 그 자체로는 투과력이 약하지만 소멸반응에 의하여 투과력이 강한 두 개의 광자가 생성되므로 진단용으로 적당하다. 그런데 이렇게 생기는 광자는 에너지가 511 keV나 되어 보통 많이 사용하는 감마카메라나 SPECT로는 영상을 얻기에 부적당하고 PET을 사용하여야 한다. PET은 소멸반응에 의하여 생성된 511 keV의 광자를 탐지하여 영상을 얻으므로 얼핏 양전자의 에너지는 영상의 질과는 무관한 듯 보인다. 그러나 양전자 자체의 에너지가 높을수록 소멸반응이 일어나기 전의 비정이 길어지므로 분해능이 떨어지는 문제가 있으므로 양전자선 자체의 에너지는 낮을수록 좋다.

 

치료용으로 사용하는 방사성의약품은 암과 같은 특정 조직에만 방사선을 조사하여야 하므로 비정이 짧은 방사선을 방출하여야 한다. 따라서 알파선이나 베타선이 적당하다. 알파선은 비정이 매우 짧고 세포를 죽이는 힘이 매우 크므로 치료용 핵종으로서 이상적이지만 수급의 어려움, 낮은 표지 효율, 표지 후 안정성 문제, 강한 독성 등 단점들이 있어서 현재 임상 사용은 제한적이다. 따라서 치료용으로는 베타선을 방출하는 핵종이 널리 사용되고 있다. 베타선은 감마선에 비하여 투과력은 약하고 세포를 죽이는 힘은 크므로 축적된 조직 부위의 세포만 죽이는 효과가 있다. 베타선과 동시에 감마선을 방출하는 131I, 188Re, 177Lu 등과 같은 핵종도 사용이 되고 있는데, 이 경우 베타선은 치료에, 감마선은 영상을 얻는데 사용된다. 에너지가 높은 베타선을 방출하는 90Y은 매우 적은 분획이지만 양전자를 방출하므로 PET 영상을 얻기도 한다.

 

반감기로 보면 대체로 치료용이 진단용보다 길다. 진단용은 영상을 얻은 후 가급적 빨리 붕괴되는 것이 좋지만, 치료용은 병소에 방사성의약품이 축적된 후 충분한 시간이 지나야 그 부위에 세포를 죽일 수 있기 때문이다.

 

2) 방사성의약품의 특성

(3) 반감기의 특성

방사성의약품은 반감기가 있어서 일반적인 의약품에 비하여 훨씬 유통기한이 짧다. 특히 PET에 사용하는 양전자 방출핵종은 반감기가 수분~수십 분 정도로 짧으므로 반드시 사용하는 날 혹은 사용하기 바로 직전에 직접 만들어야 한다.

 

(5) 고가 장비 사용

방사성의약품은 99mTc과 같이 비교적 가격이 싼 발생기에서 생산하는 경우도 있지만, 원자로나 사이클로트론과 같은 고가의 시설과 장비를 이용하여 생산하는 경우가 많다.