양전자단층촬영

PET의 원리

<표 1> 대표적인 PET용 방사성핵종 및 방사성의약품

방사성핵종	반감기(분)	방사성의약품	이용
18F	110	18F-FDG	당대사
11C	20.4	11C-methionine	아미노산 대사
		11C-spiroperidol	도파민 수용체
		11C-carfentanil	아편 수용체
		11C-palmitic acid	지방산대사
13N	10	13NH3	혈 류
15O	2.1	H215O, C15O2	혈류
		C15O	혈액체적
		15O2	산소대사

PET 기기(스캐너)의 원리 및 사이클로트론

즉 소멸방사선과 CT의 원리를 응용하여 인체내에서 붕괴하는 방사성동위원소의 부위별 분포를 컴퓨터로 재형성시켜 단층 촬영된 영상을 얻는 특수기법이다. 현재 PET센터를 개설한 대부분의 병원에서 사용하는 PET의 해상력은 5∼6mm로 향상된 것이며 동시에 30면 이상의 영상을 얻을 수 있는 제 4세대 기기이다. 현재 많이 이용되고 있는 SPECT( single photon emission computed tomography)는 Anger가 개발한 감마카메라의 변형물로서 역시 단층촬영이 가능한데 이는 2개의 광자를 내는 양전자 방출핵종이 아닌 단일광자방출핵종을 이용하는데 비하여 , PET는 3 내지 10배나 높은 예민도 및 해상력을 갖고 있으며 생화학적 변화를 더울 잘 반영하고 정량분석에 더 유용하다는 장점을 갖고 있다.

PET는 상대적인 방사능 섭취 정도를 평가할 수 있을 뿐만 아니라 인체내의 생리적, 생화학적 모델링(modelling) 도 가능하여 부위별 절대치를 측정할 수 있다. 사이클로트론은 원자 목표물에 높은 에너지의 전파를 가진 입자 즉 양자나 중수소 등을 충돌시켜 방사성 핵종을 만드는 장치이다. 이 핵종들은 상대적으로 중성자가 부족한 상태이므로 대개 양전자를 방출한다. 사이클로트론은 충돌시나 그 이후에 방사능이 높게 나오므로 조사시 콘크리트나 물로 차폐되어야 한다. PET의 단점으로는 PET스캐너와 사이클로트론기기가 고가이며 유지비가 많이 든다는 것이다.

사이클로트론에서 만들어지는 대개의 핵종의 반감기는 매우 짧으므로 PET를 시행하는 같은 장소에 설치되어야 한다. 그러나 반감기가 110분이고 제일 많이 이용되고 있는 방사성의약품인 FDG의 경우에는 한 대의 사이클로트론으로 여러 PET센터 또는 여러 PET기기에서 이용할 수 있다. 그리고 많은 연구결과 더 많은 PET센터가 늘어나고 그 임상적 유용도가 밝혀짐에 따라 의료수가를 줄일 수 있어 경제성이 좋아질 것으로 확신하고 있다. PET스캐너는 현재 뇌에만 이용되는 뇌 전용 PET와 전신용 PET의 두가지가 있는데 이는 연구 및 임상응용에 따라 결정되어야 하겠다.

1997년 현재 우리나라에는 이미 세 개 병원에 PET센터가 설립되어 활발히 이용되고 있고 1-2년 사이에 3-4개의 의료기관에 설치될 예정이다. 1996년 말 현재 전세계에 약 175개의 PET센터가 운영되고 있는데 대표적으로 미국에 73, 일본에 23, 독일에 16개소의 PET센터가 설치되었고 앞으로 10년 내에 2-3배의 PET기기가 설치되어 임상에 이용될 전망이다. 최근에는 임상에 흔히 이용되는 SPECT 기기에 특수한 coincidence detection electronics와 더 두꺼운 조준기 (collimator)를 개발 부착하여 에너지가 더 높은 감마선을 내는 양전자 영상, 특히 FDG-SPECT를 얻을 수 있게 되었다.

해상력은 떨어지지만 비슷한 예민도로 이용될 수 있어 더 낮은 의료수가로 더 많은 환자에서 양전자 영상을 얻는 것에 관심이 커지고 있다. 해상력은 PET에 비해 떨어지나 충분한 영상을 얻을 수 있으며 기술적으로 더 간단하고 쉬운 방법을 이용하기 때문에 조만간 임상핵의학 분야에 중요한 역할을 할 것이다. 특히 심근생존기능을 평가하는데 일반 SPECT(예민도: 60%) 보다 더 좋은 예민도 ( 85%)를 보이고 PET와 큰 차이가 없음이 보고되고 있다. 종양에서도 2cm이상일 경우 검출에 유용하여 현재 많은 연구가 진행되고 있다.

PET의 이용분야

PET의 주요 임상응용분야는 표 1-2 와 같다. PET가 개발된 초기에는 PET이용 분야중 신경계분야가 70%로 주된 이용 대상이고 심장스캔이 그 다음이었으나 (약 25%) 앞으로는 종양분야에서 이용이 유용함이 밝혀짐에 따라 제일 많이 이용하는 분야(70%) 가 될 것이다. 최근 미국 FDA와 여러 보험회사에서 간질의 국소화, 심근 생존능 평가 및 단순 결절성폐암 확진 및 대장암 재발 감별에서 공식적으로 인정하였다. 앞으로 많은 기초연구와 임상연구 결과 더 많은 경우에서 PET가 인정될 수 있을 것으로 예측한다.

뇌

뇌는 다른 장기에 비해 기능의 분화가 뚜렷하기 때문에 작은 병변 이면서도 중대한 정신적 또는 신체적인 증상을 일으킬 수 있다. 뇌기능의 이상 유무는 결국 임상증상에 따랄 그 의의가 결정되어야 하나 PET을 이용하면 신경정신활동 상태뿐만 아니라 이와 밀접하게 연관된 혈류, 대사 및 그 밖의 생리적 활성물질의 섭취 정도 등을 관찰할 수 있다.

전신 PET

PET를 이용하여 종양내 혈류량 측정,종양대사 관찰, 항암 화학요법제의 체내동태 추적 등이 가능한데, 목적에 따라 여러 화합물이 이용되고 있다.
혈류량의 측정에는 대사되지 않는 화합물이 사용되며, 다매개변수 검사에는 짧은 반감기 방사성 핵종인 O 화합물을 많이 이용한다 종양 대사의 영상에는 포도당유도체와 아미노산을 이용하여, F-FDG 가 가장 널리 이용되며, C-메티오닌, C-티미딘 (thymidine) , C-티로신(tyrosine) 등도 연구되고 있다. 몇가지 항암제도 방사성핵종으로 표지되어 PET 에 의한 약역학과 체내동태 연구가 진행되고 있다. PET가 특히 관심이 되고 있는 종양으로는 중추신경계 종양, 림프종, 폐암, 유방암, 대장암, 두경부암 및 흑색종이다.