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방사선

의료기관에서 방사성동위원소 활용 방법

친절한둘리대디 2023. 8. 28. 16:05

방사성 동위원소는 의학 분야에서 다양한 방식으로 활용되며, 이를 핵의학이라고 부릅니다. 핵의학은 방사선을 이용하여 질병을 진단하고 치료하는 의학 분야입니다. 다음은 방사성 동위원소가 사용되는 주요 의학 분야에 대한 설명입니다.

 

 

 

 

1. 진단 이미징

 

방사성 동위원소를 사용한 진단 이미징은 핵의학 영상진단이라고도 불리며, 다양한 질병의 조기 발견과 정확한 평가에 중요한 역할을 합니다. 이러한 이미징 기법은 주로 PET (양전자 방출 단층 촬영) 및 감마 카메라를 사용하여 수행됩니다.

 

. 양전자방출단층촬영(PET : Positron Emission Tomography)

 

양전자방출단층촬영(PET: Positron Emission Tomography)과 컴퓨터 단층 촬영(CT: Computed Tomography)은 각각 다른 방식으로 이미지를 형성하며, 합쳐진 PET/CT 스캔은 두 가지 기술의 장점을 모두 활용하도록 설계되었습니다.

PET 촬영은 암, 심장 질환, 뇌 질환 등을 진단하는데 매우 유용합니다. 글루코스에 방사성 표지자인 플루오린-18을 결합한 FDG (fluorodeoxyglucose)라는 특별한 형태의 설탕을 환자에게 주입합니다. 고대사 세포, 예를 들어 암세포,는 일반 세포보다 이 설탕을 더 많이 흡수하므로 PET 스캔에서 더 밝게 나타납니다. 이 기술을 이용하면 암의 초기 발견뿐 아니라 암이 다른 부위로 확산되었는지 여부, 그리고 치료가 효과적인지 등을 평가할 수 있습니다.

CT 스캔은 X-선을 사용하여 신체의 다양한 단면 이미지를 제공합니다. 이는 골격, 혈관, 신체의 다른 조직과 같은 신체의 구조를 세밀하게 촬영하므로 구조적인 이상이 있다면 그것을 파악하는 데 매우 유용합니다.

PET/CT는 이 두 가지 기술을 결합한 것으로, 한 번에 두 가지 다른 유형의 정보를 얻을 수 있습니다. CT 촬영은 명확하게 신체의 구조를 보여주고, PET 촬영은 신체의 활동을 나타냅니다. 결합 이미지는 신체의 정확한 구조와 그 구조가 어떻게 기능하는지에 대한 동시 정보를 제공하므로, 의사가 질병의 정확한 위치를 파악하고 그 질병이 신체에 미치는 영향을 평가하는 데 도움이 됩니다.

 

. 감마 카메라(Scintigraphy)

 

감마 카메라는 방사성 동위원소를 사용하여 인체 내부를 이미징 하는 장비입니다. 이 장비는 핵의학에서 주로 사용되며, 방사성 동위원소가 체내에 분포된 상태를 시각화하고 분석하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

1) 심장 스트레스 테스트

 

환자가 운동하거나 약물을 통해 심장에 스트레스를 가하는 동안 심장으로 유입되는 혈량을 측정하기 위해 사용됩니다.

 

2) 뼈다발생검사(Bone Scintigraphy)

 

골절, 감염, 암 등으로 인한 뼈다발생(anormal bone metabolism)을 탐지하기 위해 사용됩니다.

 

3) 갑상선 스캔

 

갑상샘 기능 저하 또는 과다증 등을 판단하기 위해 사용됩니다.

 

또한 단일 광자 발출 단층 촬영(SPECT)과 같은 기초적인 3D 영상 기법도 가능합니다. SPECT은 여러 개의 2D 영상을 결합하여 3D 영상 정보를 제공함으로써 정확한 진단에 도움이 됩니다.

 

그러나 모든 핵의학 검사와 마찬가지로, 이런 검사들은 적절한 보호 조치와 함께 수행되어야 하며, 환자의 상태와 필요성에 따라 신중하게 고려되어야 합니다.

. SPECT (단일 광자 방출 단층 촬영)

 

SPECT는 감마 카메라를 이용하여 3D 이미지를 생성하는 기술입니다. Tc-99m과 같은 방사성 동위원소가 체내로 주입되고 해당 부위에서 발생하는 감마선을 검출하여 조각별로 이미지를 생성합니다. SPECT는 식도역류 검사, 심장 혈류 평가, 뇌 혈류 연구 등에 널리 사용됩니다.

 

2. 치료

 

방사성 동위원소를 이용한 치료는 핵의학의 중요한 부분으로, 주로 방사선 요법이라고 불립니다. 이는 특정 질병을 치료하기 위해 방사성 동위원소를 사용하는 것을 의미합니다. 방사선 요법은 암과 같은 질병에 대한 중요한 치료법 중 하나로 널리 사용되며, 갑상선 질환 등 다른 여러 상태에 대해서도 적용됩니다.

 

. 암치료

 

방사성 동위원소는 암세포를 파괴하기 위해 사용됩니다. 이들은 종종 '방사성약물' 또는 '방사선약'이라고 불리며, 특정 암세포에 결합하여 그곳에서 방사선을 발생시킵니다. 예를 들어, 요오드-131(I-131)은 갑상선암의 치료에 사용되며, 주로 갑상선 세포가 취급하는 요오드 원자를 모방하여 작동합니다.

 

. 비호지킨림프종 및 전립선암

 

비호지킨림프종 및 전립선암 등 일부 유형의 암에서는 루테튬-177(Lu-177)과 같은 방사성 동위원소가 활용됩니다.

 

. 십이지장염

 

Helicobacter pylori라는 세균에 의해 발생하는 십이지장염을 진단하고 치료하는데도 방사성 동위원소가 사용됩니다.

 

. 갑상샘이 복강증

 

과도하게 활동하는 갑상샘이 있는 환자들에게서는 I-131을 통해 필요 이상으로 활동하는 세포들을 제거함으로써 조절할 수 있습니다.

 

. 관절염

 

관절염이 있는 환자들에서 Rhenium-186(Rh-186), Yttrium-90(Y-90), Samarium 153(Sm-153) 등의 방사성 동위원소가 주입되어 염증이 있는 관절 주변의 조직을 손상시켜 통증을 감소시키는 데 사용됩니다.

 

3. 신체 기능 평가

 

방사성 동위원소를 사용한 신체 기능 평가는 핵의학의 중요한 부분입니다. 방사성 동위원소를 활용하면, 인체 내에서 일어나는 생리적 과정을 직접 관찰하고 분석할 수 있습니다. 이런 기법은 다양한 질병의 진단과 치료에 근거를 제공합니다.

테크네티움-99m(Tc-99m)이 가장 대표적인 예입니다. Tc-99m은 저 에너지 감마선을 방출하므로, 인체에 미치는 영향이 적으면서도 충분한 이미지 해상도를 제공합니다. Tc-99m을 이용해 만든 약물들은 특정 신체 부위에 특이적으로 분포되며, 이러한 성질을 활용해 그 부위의 기능과 상태를 평가할 수 있습니다.

예를 들어, 심장 혈류 스캔에서는 Tc-99m 세스타미비라는 약물이 사용됩니다. 이 약물은 심장 근육에 특이적으로 분포되므로, 주입 후 감마 카메라로 촬영하면 현재 심장의 혈류 상태와 근육 기능을 확인할 수 있습니다.

또 다른 예로, 신장 기능 검사에서는 Tc-99m 디메르카프타산(DMSA) 또는 Tc-99m MAG3 등이 사용됩니다. 이들 약물은 주로 신장에서 처리되고 배출되므로, 주입 후 그 배출 과정을 모니터링함으로써 신장의 필터링 능력과 배설 능력 등을 평가할 수 있습니다.

갑상선 검사에서도 Iodine-123(I-123)Iodine-131(I-131), Tc 99m 페르테크네트 등이 사용됩니다. 이들 약물은 갑상선 호르몬 생성 공정에 참여하는 요오드를 대신하여 갑상선 조직으로 선택적으로 들어가게 되며, 그 결과 갑상선 조직의 기능 상태와 이상 유무를 판단할 수 있습니다.

 

4. 생체 분포 및 운송 연구

 

방사성 동위원소는 생체 내에서의 약물 분포와 운송을 연구하는 데 매우 유용한 도구입니다. 이를 통해 약물이 어떻게 흡수되고, 분배되며, 대사되고, 배설되는지에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있습니다. 이러한 과정은 약동학(pharmacokinetics)이라고 부릅니다.

약물 개발 초기 단계에서, 연구자들은 종종 방사성 라벨링을 사용하여 새로운 약물 후보가 생체 내에서 어떻게 작용하는지 파악합니다. 방사성 동위원소가 첨가된 약물 후보는 주입된 후에 그 분포와 운송 과정을 감마 카메라 등의 장비로 모니터링할 수 있습니다.

예를 들어, 치료 목적으로 개발된 새로운 항암제가 특정 종양에 직접 도달하는지 여부를 확인하려면 해당 항암제에 방사성 라벨을 부착하고 주입합니다. 그런 다음 감마 카메라로 체내에서의 이동 경로와 위치를 추적하며, 항암제가 원하는 위치(, 종양)에 도달하는지 확인할 수 있습니다.

이 외에도 방사성 동위원소는 신경 전달 물질(neurotransmitter)의 활동 추적이나 혈관 내에서의 혈류 속도 측정 등 다양한 의학 및 생리학적 연구에 활용됩니다.

하지만 이러한 연구는 까다롭고 복잡하며, 방사선 노출과 관련된 위험성 때문에 엄격한 안전 조치와 규제 하에서 수행되어야 합니다.