근접치료의 정의와 종류와 밀봉 소선원의 특징, 근접치료에 사용하는 라듐(radium)

근접치료(brachytherapy)란 밀봉된 소선원(방사성 동위원소)을 종양에 접근시켜 치료하는 효과적인 방법입니다. 이 치료법은 강내 치료, 체관내 치료, 조직 내 치료, 표면 조사 등 네 가지 대표적인 방법이 있으며, 각각의 방법은 방사성 동위원소를 밀봉하여 조직 내부에서 직접 치료를 수행합니다. 근접치료에 사용되는 방사성 동위원소로는 Iridium-192, Cobalt-60, Cesium-137 등이 있으며, Iridium-192은 짧은 반감기와 높은 방사능으로 많이 활용됩니다. 이 치료법의 장점은 종양에 높은 선량을 짧은 시간에 조사하면서 정상 조직에 대한 피해를 최소화할 수 있다는 점입니다. 이제 근접치료의 세부 내용에 대해 알아보겠습니다.

 

근접치료의 정의와 종류와 밀봉 소선원의 특징, 근접치료에 사용하는 라듐(radium)

 

근접치료의 정의와 종류

 

 

근접치료(brachytherapy)란 밀봉된 소 선원(방사성 동위원소)을 종양에 접근시켜 치료하는 방법을 의미합니다. 근접치료(brachytherapy)는 대표적으로 4가지가 있으며, 그 외에도 다양한 방법이 있습니다. 대표적인 근접치료 방법은 다음과 같습니다.

 

-강 내 치료(intracavital):　방사성 동위원소를 종양의 표면에 직접 근접시켜 치료하거나, 또는 특별히 고안한 기구(applicator)를 이용하여 체강 내에 삽입하여 치료하는 방법

 

-체관 내 치료(intralumiual radiotherapy): 인체 내의 여러 장기에 삽입하여 치료하는 방법

 

-조직 내 치료(interstitial radiotherapy): 종양에 직접 칩(needle) 등을 삽입하여 치료하는 방법

 

-표면 조사(surface application)

 

이러한 치료 방법들은 조직 내로 방사성동위원소 물질을 밀봉하여 치료하기에 밀봉 소 선원 치료라고도 합니다.

 

근접치료에는 고 선량률 인공방사성동위원소인 질량수 Iridium-192, Cobalt-60, Cesium-137, Gold-198, Iodine-125, Palladium-103 등을 많이 사용하고 있으며, 그중 Iridium-192은 비방사능이 높아 반감기가 짧지만, 선원을 매우 작게 만들 수 있어 brachytherapy 치료법에 많이 사용되고 있습니다.

 

근접치료의 장점은 방사성동위원소를 근접시킬 수 있는 종양에 비교적 짧은 시간에 많은 선량을 조사하면서 인접한 정상조직에는 조사선량을 최소화할 수 있다는 것입니다.

 

 

밀봉 소선원의 특징

 

 

방사성동위원소에서는 Alpha, Beta, Gamma-ray 등의 방사선을 방출합니다.

 

-Alpha-ray는 투과력이 적어, 종양 치료에 효과적이지 않아서 치료에 잘 사용하지 않습니다.

 

-Beta-ray는 Alpha-ray보다는 투과력이 크지만, 비정이 짧아서 눈 등에 생긴 표재성 악성종양 치료에 주로 사용합니다.

 

-Gamma-ray는 투과력이 가장 커 근접치료의 주종 선원으로 사용합니다.

 

이때 밀봉 소 선원에서 발생하는 여러 방사선을, 치료 효율의 향상 및 불필요한 방사선(beta-ray 등)을 제거하기 위하여 필터(filter)를 사용하는데, 이때 사용되는 필터는 백금(platinum, Pt) 또는 백금과 이리듐의 합금으로 되어 있습니다.

 

밀봉선원의 크기나 모양은 사용되는 방법에 따라 침(needle), 종자(seed), 관(tube), plaque 등으로 다양하며, 용액의 형태로도 사용합니다.

 

 

근접치료에 사용하는 라듐(radium)

 

 

근접치료에 주로 사용하는 방사성동위원소는 라듐과 인공방사성 동위원소가 있습니다. 다만 이번 글에선 라듐에 대해서만 알아보고 다음 글에서 근접치료에 사용하는 인공방사성 동위원소의 종류와 특징 등에 대해 알아보겠습니다.

 

 

붕괴

 

 

라듐은 원자번호 92인 Uranium-238이 붕괴하여 원자번호 82인 Pb-206로 변화하며 약 1600년의 반감기로 붕괴하여 라돈이 됩니다. 이때, 붕괴하는 과정에서 최소 49개의 에너지 크기를 지닌 gamma-ray가 방출됩니다.

 

방사선을 방출하는 과정에서 생성된 Beta-ray는 백금 여과 판에 의해 여과되고, 남은 Gamma-ray만 치료에 사용합니다.

 

라듐 선원의 구조

 

 

라듐은 산화마그네슘 또는 황산바륨과 같은 불활성 충전재(filler)와 혼합된 염(salt)의 형태로 이루어져 있습니다. 라듐 선원은 3개의 cell로 이루어져 있으며, 10%의 이리듐과 90% 백금으로 구성 Platinum-Iridium wall로 둘러싸여 있습니다.

 

Pt-Ir 필터는 Alpha--ray와 Beta—ray를 흡수하고 Gamma-ray만을 방출합니다.

 

 

라듐 선원의 종류

 

 

조직 내 삽입(interstitial implant)에 사용하는 라듐 침(radium needle)은 uniform liner density needle, Indian club needle, Dumbbell needle 이렇게 세 가지 종류가 있고 Uniform liner density needle은 다시 full intensity, half-intensity, quarter-intensity로 분류합니다.

 

Indian club needle은 뾰족한 쪽의 방사능(activity)이 크며, Dumbbell needle은 양쪽 끝의 방사능(activity)이 높게 제작되어 있습니다.

 

강내치료나 mold 치료에 사용되는 관(tube)은 5mg 라듐과 1mm 두께의 Pt-Ir 필터로 구성되어 있습니다.

 

일반적으로 라듐 선원은 다음의 기준에 따라 규정합니다.

 

- 각 선원의 실제 길이(active length) (방사성동위원소량 끝 사이의 길이)

 

- 각 선원의 물리적 길이(physical length) (선원의 실제 길이)

 

- 각 선원의 방사능(activity)

 

- 각 선원의 직경과 여과 캡슐(capsule) 벽의 두께(보통 백금의 두께를 mm으로 표현)

 

 

조사 선량률 상수

 

 

방사성동위원소가 임의의 어느 한 점에 도달하는 조사 선량률은 방사능, 에너지, 선원의 붕괴에 따른 광자 수 등에 따라 정해집니다. 조사선량률 상수는 1mCi 점 선원으로부터 1cm 떨어진 거리에서 R/h로 정의합니다. 또한 이 수치는 라듐 계측(radium dosimetry)의 기본이 됩니다. 라듐 선원의 강도는 일반적으로 mCi보다는 mg 단위를 사용합니다.

 

조직 내 선량은 R to cGy factor를 이용하여 공기 중의 조사선량을 조직의 흡수 선량으로 변환시킬 수 있습니다. 1mCi 점 선원에서 1cm 떨어진 곳의 조사선량률은 어떤 선원에 대한 조사 선량률 상수라고 말합니다.

 

만약 동위원소의 조사선량률 상수와 방사능을 알고 거리에 따른 역 자승 법칙을 적용하면 어떤 거리에서 조사선량을 쉽게 계산할 수 있습니다.