Ⅰ.서 론

PET/CT(Positron Emission Tomography CT)검사는 핵 의학 영상 분야에서 신진대사의 이상을 찾아내어 진단하는 검사이다¹⁾. 최근 조사에 의하면 2013년 기준 전국 120여개 의 병원에서 154대가 가동 중이며 연간 407,739건 검사가 진행되었다²⁾. PET/CT에 사용되는 대표적인 방사성의약품 은 F-18 FDG이다. 이것은 당대사를 이용하여 환자의 종양 세포에 집적되는 기전을 활용하여 암의 진단에 이용되고 있 다³⁾. F-18 FDG는 사이크로트론에서 생산되며, 양전자를 방출하고 주위 전자와 만나 소멸하며 이 때 두 개의 고 에너 지(511keV) 방사선을 방출한다⁴⁾. 따라서 F-18 FDG를 분주 시 시술자는 방사성의약품에 의해 손을 포함한 신체에 피폭 된다⁵⁾.

park 등(2012)의 연구결과에 따르면 F-18 FDG 분주 및 검사과정에서 손 부위의 피폭선량이 몸통보다 5배 높은 것 으로 보고되었다. 8개월 동안의 누적선량을 측정한 결과 몸 통부위(측정장비 : TLD) 7.54 mSv, 손 부위에(측정장비 : Ring TLD) 38.49 mSv를 피폭된 것으로 조사되었다⁶⁾. 이러 한 문제점을 해결하기 위해 전국 40여 곳의 병원에서 자동 분주기(Auto Dispenser)를 사용하고 있다⁷⁾. 초기모델로 개 발된 Hi PET Care SDD Ⅰ (이현시스템, Korea, 2013)는 분주 시 시술자가 직접 반감기를 통한 방사능량을 계산한 후 장비에 주사기 용량을 입력하여 분주하는 방식이다. 이 방식의 단점은 정확한 방사능량의 계산이 어렵고 추가 분주 에 따른 시술자의 피폭선량과 환자의 대기 시간이 증가되는 것이다⁸⁾. 이러한 점을 보완하기 위해 Hi PET Care SDD Ⅱ (이하 Hi PET Ⅱ)가 개발되어 사용되고 있다. Hi PET Ⅱ는 정확한 방사능량의 분주를 위해 F-18 FDG 장착 시 현재의 방사능량, 시간, Vial Volume(물약병 용량)을 입력시키는 방식이다. 이 후 분주 시 원하는 방사능량(mCi)을 입력하면 장비 내에서 반감기를 고려한 주사기 용량을 실시간으로 계 산하여 자동 분주한다. 하지만 Hi PET Ⅱ의 경우에도 Hi PET Ⅰ에 비해 많은 점이 개선되었지만 분주가 반복될수록 Vial안의 압력이 낮아져 방사성의약품의 정확한 분주가 되 지 않는다. 이로 인하여 추가 분주를 시행하게 되며 환자의 대기시간 및 종사자의 피폭이 증가된다.

따라서 본 연구는 Hi PET Ⅱ사용 시 최적화된 분주방법 을 찾고자 주사기의 용량에 따른 측정을 하였으며, 또한 분 주 속도 설정에 따른 방사성의약품의 방사능량과 Vial압력 에 따른 평가로 연구를 진행하였다. 이를 기반으로 자동분 주기의 오차를 보정하기 위한 값을 구하고자하였다.

Ⅱ.재료 및 방법

1.실험재료

1)자동분주기(Auto Dispenser)

본 연구에 사용된 자동분주기는 HI-PET CARE SDD Ⅱ (이현시스템, Korea, 2015)이다(Fig. 1). 종사자의 피폭선 량 경감 및 정확한 방사능량 분주를 목적으로 사용되고 있 다. 방사성동위원소 F-18 FDG를 자동으로 분주해주는 장 치로 방사성의약품이 담긴 Vial을 차폐체에 넣어 장비에 장 착한 후, 분주 시 주사기를 Pig(텅스텐으로 된 Syringe 전 용 차폐체)에 끼워 분주를 위해 선반에 위치시킨 후 F-18 FDG를 mCi 단위로 입력하여 분주하는 방식이다.

2)Dose Calibrator

본 연구에 사용된 Dose Calibrator는 Hi PET Ⅱ에 내장 된 CRC-25PET(CAPINTEC, USA, 2013)를 사용하였으며, 방사능량의 측정범위는 1 uCi~20 Ci까지이다.

본 장비는 자동분주기로 분주한 F-18 FDG의 방사능량을 측정한다. 측정기의 정확도와 직선성은 ±2% 이내로 유지되 도록 정기검사를 시행하였다(Fig 2).

2.실험방법

1)방사성의약품의 분주 횟수에 따른 분주 방사능 평가

F-18 FDG의 반감기는 약 110분으로 환자 예약시간 경과 에 따라 방사성의약품의 분주용량이 증가한다.

일반적인 임상병원의 PET/CT검사 예약시간은 약 20분 간격이다. 따라서 20분 간격으로 분주 횟수에 따른 방사능 량의 오차를 평가하기 위하여 3 ml 주사기를 이용해 분주 속도를 5 mm/min 로 설정 후 20분 간격으로 180분까지 10 mCi를 10회 분주 실험하였다.

실험 전 Needle필터를 이용한 Venting 작업을 통해 Vial 안의 압력을 대기압으로 설정 후 실험을 진행하였다.

2)주사기 용량에 따른 분주 방사능 평가

주사기 용량에 따른 재현성을 알아보고자 실험을 진행하 였다. 주사기 3 ml, 5 ml를 이용해 방사성의약품 10 mCi를 10회씩 분주하였다. Needle필터를 이용해 Vial내 압력을 대기압으로 설정 후 실험하였다. 장비의 분주 속도는 5 mm/min로 설정하였다.

3)분주 속도에 따른 분주 방사능 평가

Hi PET Ⅱ장치의 설정 중 분주 속도 변경에 따른 방사성 의약품의 방사능량을 측정하였다. Hi PET Ⅱ는 분주 속도 를 높게 설정할수록 피스톤을 잡아당기는 속도가 빨라지는 방식으로 단계별로 변화를 주며 각 10회씩 분주 실험을 하 였다. 실험은 3 ml, 5 ml 주사기를 이용해 5, 10, 15, 20 mm/min의 속도로 설정하여 F-18 FDG 10 mCi 10회를 분 주하였다.

4)Vial 압력에 따른 분주 방사능 평가

vial 내부의 압력을 대기압으로 설정 후 분주를 반복할수 록 Vial안의 압력은 낮아진다. 따라서 분주가 반복될수록 주사기내로 유입되는 공기의 양이 점점 늘어나는 것으로 조 사되었다. 본 연구에서는 매 분주 시마다 F-18 FDG Vial 앞쪽 고무 패킹에 Needle필터를 꽂아 Vial안의 압력을 대기 압으로 맞춰주면서 분주 실험했다.

3 ml, 5 ml 주사기를 이용해 분주 속도는 5 mm/min로 설정하였으며 비교평가를 위해 일반적으로 병원에서 하는 방법인 Venting작업을 Vial 장착 시 최초 1회만 시행한 경 우와 매 분주 시 하는 두 가지의 경우에서 F-18 FDG 10 mCi 10회를 분주했다.

5)분주 횟수 증가에 따른 보정 값 적용 후 방사능 평가

분주 횟수가 증가할수록 Vial안의 압력이 낮아져 10 mCi 의 정량적인 분주가 되지 않는다. 매 분주 시 Venting작업 을 함으로써 Vial안의 압력을 대기압으로 설정할 수 있다. 하지만 피폭선량의 문제로 임상에서 매 분주 시 Venting작 업을 하는 것은 제한점이 따른다. 따라서 대체 방법으로 횟 수에 따른 분주 방사능량의 오차 값을 활용하여 보정 값을 산출하였으며, 이를 적용하여 F-18 FDG를 10회 분주했다.

분주설정은 재현성이 좋게 평가된 3 ml 주사기를 사용하 여 분주 속도는 5 mm/min로 설정 후 방사성의약품을 10회 분주 측정하여 보정 값 전/후를 비교 평가하였다.

본 연구에 진행된 모든 실험은 10회 분주를 열 번씩 반 복 실험하여 평균값을 산출하였으며 20분 간격으로 분주 하였다.

Ⅲ.결 과

1.방사성의약품의 분주 횟수에 따른 평가 결과

F-18 FDG 10 mCi를 20분 간격으로 10회씩 분주한 결과 10회 평균 9.53 mCi, 표준편차는 0.300으로 조사되었다 (Table 1, Fig 3).

1회 분주 시에는 정량 값 10 mCi에 가까운 평균 9.91 mCi 가 측정되었으며 분주 횟수가 증가할수록 방사능량이 감소 되는 것으로 확인되었다. 10회 분주에서는 9.06 mCi로 1회 에 비해 0.85 mCi가 적게 분주되어 약 8.6% 방사능량이 감 소한 것으로 확인되었다.

본 실험결과 분주 횟수가 증가할수록 Vial내의 압력에 따 른 영향으로 분주되는 방사능량이 감소되었다.

2.주사기 용량에 따른 평가 결과

자동분주기의 정확도와 재현성을 알아보기 위해 3 ml, 5 ml 주사기를 이용하여 F-18 FDG 10 mCi를 10회 분주했다.

3 ml 주사기의 경우 10회 평균 9.55 mCi가 측정되었으 며, 5 ml 주사기의 경우 10회 평균 9.38 mCi가 측정되었다.

분주 시 미량의 공기 유입으로 인하여 3 ml, 5 ml 주사기 모두에서 10 mCi의 정확한 분주가 되지 않았다. 5 ml에서 10회 평균 3 ml 보다 0.17 mCi 적은양이 분주되었다. 표준 편차는 3 ml 0.297, 5 ml 0.346으로 3 ml에서 편차가 작은 것으로 조사되었다(Fig. 4).

3.분주 속도에 따른 평가 결과

분주 속도를 5, 10, 15, 20 mm/min 으로 바꿔가며 방사 성의약품 10 mCi를 10회 분주한 결과 3 ml의 실험에서는 분주 속도 5, 10, 15, 20 mm/min의 경우에서 10회 평균 각 각 9.53, 9.52, 9.47, 9.38 mCi로 측정되었다.

속도가 15 mm/min 이상으로 증가할수록 분주되는 방사 능량이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 표준편차는 각각 의 속도에서 0.312, 0.318, 0.341, 0.357로 조사되어 속도 가 15 mm/min 이상 증가할수록 편차가 증가했다(Fig. 5).

5 ml의 실험결과에서는 각각의 속도에서 9.41, 9.38, 9.24, 9.16 mCi가 측정되었다. 표준편차는 각각 0.360, 0.362, 0.433, 0.502로 조사되어 5 ml 주사기 또한 분주 속 도가 15 mm/min 이상으로 증가할수록 편차가 증가함을 알 수 있었다(Fig. 6).

본 실험결과 5 mm/min의 속도에서 정량 값 10 mCi에 가 깝게 측정되었으며 그 중 3 ml 주사기에서 평균 오차 값이 작은 것으로 확인되었다.

4.Vial 압력에 따른 평가 결과

분주 시마다 Needle필터를 이용해 vial 내부의 압력을 대 기압으로 맞춰주면서(Venting) 실험을 진행하였다. 비교를 위해 분주 전 최초 1회만 Venting작업 한 경우와 매 분주 시 Venting작업한 경우 각각 F-18 FDG 10 mCi를 10회 분 주했다.

3 ml의 경우 최초 1회 Venting작업 평균 9.53 mCi, 매 분주 시 Venting작업 평균 9.84 mCi로 측정되었다. 표준편 차는 Venting작업 전/후 각각 0.306, 0.082로 측정되었다 (Fig. 7).

5 ml의 경우 Venting 전/후 각각 9.41, 9.78 mCi가 측정 되었고, 표준편차는 각각 0.316, 0.103으로 조사되었다 (Fig. 8).

두 종류의 주사기 모두 Venting작업 시 10 mCi 근사 값 으로 분주되었다.

5.분주 횟수 증가에 따른 보정 값 적용 후 평가 결과

분주 오차에 따른 보정 값을 구하여 Hi PET Ⅱ의 분주에 적용하기 위해 최적화된 보정 값을 구하였다. 분주 재현성 이 좋게 평가된 3 ml 주사기와 5 mm/min 의 분주 속도로 분주한 측정값을 각각 Polynomial Fitting, Linear Fitting 방법을 이용하여 보정 값을 산출하였다(Fig. 9).

결과 Polynomial Fitting에서는 분주 횟수(χ)에 따라 보 정 식으로 [y = 9.959 + (-0.046) × χ + (-0.005) × χ²]을 구하였고, Linear Fitting에서는 [y = 0.097 × χ]을 구했 다. 이 중 임상에서 적용하기 쉬운 Linear Fitting 방식에서 산출된 횟수(χ)에 따른 보정 식 [y = 0.097 × χ]을 활용하여 Hi PET Ⅱ에 추가 설정하여 분주하였다.

실험결과, 보정 값 적용 전 10회 분주에서는 평균 9.53 mCi가 측정되었으며, 보정 값 적용 후 평균 10.07 mCi가 측정되었다. 표준편차는 보정 값 적용 전/후 0.304, 0.086 으로 조사되었다. 보정 값 적용 후 분주에서 10 mCi 정량 에 가까운 방사능량이 분주됨을 알 수 있었다(Table 2, Fig. 10).

Ⅳ.고 찰

본 연구는 Hi PET Ⅰ의 단점을 보완하여 새롭게 제작된 Hi PET Ⅱ의 최적화된 분주방법을 찾고자 연구를 진행하 였다.

기존모델로 개발된 Hi PET Ⅰ은 분주 시 시술자가 직접 반감기를 통한 방사능량을 계산한 후 장비에 주사기 용량을 입력하여 분주하는 방식이다. 이 방식의 단점은 정확한 방 사능량의 계산이 어렵고 추가 분주에 따른 시술자의 피폭선 량과 환자의 대기 시간이 증가되는 것이다. 이러한 점을 보 완하기 위해 Hi PET Ⅱ가 개발되어 사용되고 있다. Hi PET Ⅱ는 정확한 방사능량의 분주를 위해 F-18 FDG 장착 시 현 재의 방사능량, 시간, Vial Volume(물약병 용량)을 입력시 키는 방식이다. 이 후 분주시 원하는 방사능량(mCi)을 입력 하면 장비 내에서 반감기를 고려한 주사기 용량을 실시간으 로 계산하여 자동 분주한다.

따라서 본 연구는 기존 연구에서 구하지 못했던 Hi PET Ⅱ의 최적화된 분주방법을 찾고자 하였으며, 주사기의 용량 및 분주 속도 변화에 따른 방사성의약품의 방사능량과 Vial 압력을 일정하게 하는 방식으로 연구를 진행하였다. 이를 기반으로 자동분주기의 오차를 보정하기 위한 보정값을 구 하고자 하였다.

분주방법에 따른 실험에 앞서 분주 횟수에 따른 방사능량 을 평가하였다. 20분 간격으로 10회 분주한 실험결과 1회 9.91 mCi 방사능에서 10회 9.06 mCi 방사능이 측정되어 분 주 횟수 증가에 따라 분주되는 방사능량이 감소함을 알 수 있었다.

주사기 용량에 따른 실험 결과, 분주 방사능량이 3 ml에 서는 평균 9.55 mCi, 5 ml는 9.38 mCi로 측정되었다. 5 ml 주사기 사용의 경우 주사기로 유입되는 공기의 양이 조금 더 많은 것을 확인할 수 있었다. 3 ml 주사기 사용의 경우에 서 최적화된 분주 값이 측정되었다.

분주 속도에 따른 평가 결과에서는 평균 방사능량이 3 ml 주사기의 경우 분주 속도를 5 mm/min 로 하였을 때 9.53 mCi, 10 mm/min 9.52 mCi, 15 mm/min 9.47 mCi, 20 mm/min 9.38 mCi로 측정되었다. 분주속도 5 mm/min와 10 mm/min에서 최적화된 분주가 확인되었다. 분주 속도가 15, 20 mm/min 으로 증가할수록 분주되는 방사성의약품이 감소되었으며 표준편차도 증가하였다. 5 ml 주사기의 경우 에는 각각 9.41, 9.38, 9.24, 9.16 mCi로 측정되어 속도 5, 10 mm/min에서 좋은 결과가 나왔다. 3 ml 보다 5 ml에서 평균 0.18 mCi가 적게 분주되어 임상에서 분주 시 3 ml 주 사기의 사용이 더 적합한 것으로 사료된다.

분주 속도가 빠를수록 환자 대기 시간 및 시술자의 피폭 선량이 감소된다. 하지만 분주 속도를 15 mm/min 이상 사 용 시 공기 유입으로 인해 추가분주의 빈도가 높아진다. 따 라서 임상에서 분주 속도를 5 mm/min 로 하였을 때 10 mCi에 대한 방사능의 재현성이 있는 분주를 함에 있어서 가 장 적합한 것으로 사료된다.

Vial 압력에 따른 평가 결과에서는 3 ml 주사기의 결과 최초 1회 Venting작업 시 평균 9.53 mCi, 매 분주 시 Venting작업의 경우 평균 9.84 mCi로 측정되었다. 5 ml 주 사기의 경우에는 각각 9.41 mCi, 9.78 mCi로 측정되었다. Needle필터 사용 전 분주 횟수가 증가할수록 공기의 유입으 로 인해 분주되는 방사능량이 감소되는 것을 확인할 수 있 었다. Needle필터 사용 후의 경우 사용 전 보다 재현성이 좋은 것으로 확인되었다. Vial 압력에 따른 평가 역시 3 ml 주사기의 사용이 10 mCi의 재현성 있는 분주를 함에 있어 더 적합한 것으로 측정되었다. 하지만 Hi PET Ⅱ의 특성상 Needle필터를 시술자가 손으로 직접 Venting작업해야 하 므로 손의 피폭선량 증가를 초래할 수 있어 이에 따른 연구 가 필요한 것으로 사료된다.

분주 횟수에 따른 오차 보정 값을 구하기 위해 두 가지 방 법을 활용하였다. 먼저 Polynomial Fitting의 경우, 분주한 측정값이 10 mCi에 더 근사한 최적화된 식을 구할 수 있지 만 임상에서 적용 시 복잡한 계산식으로 적합하지 않아 계 산식이 간단하고 분주 값이 Polynomial Fitting값의 오차 범위 안에 포함되는 Linear Fitting값을 보정 값으로 이용 하였다. 따라서 횟수(χ)에 따른 보정 값으로 Linear Fitting 방법의 산출 값 [y = 0.097 × χ]를 보정 값으로 추가하여 분주했다. 보정 값 적용 전/후 10회 분주 평균 9.53 mCi, 10.07 mCi가 측정되었다. 실험결과 보정 값 적용 후에서 10 mCi 정량에 가깝게 분주되어 보정 값 적용이 필요한 것으로 사료된다.

본 논문의 제한점으로는 첫째, Vial내의 압력을 정확히 측정할 수 없었다는 점이다. Needle필터를 사용하여 Venting 작업하더라도 기압과 온도 및 주변 환경에 따라 항상 일정 한 압력을 유지할 수 없을 것으로 판단된다. 둘째, 각 병원 에서 사용하는 F-18 FDG Vial의 크기 및 방사능량, 희석 시키는 생리식염수의 용량이 다르다는 점이다. 본 연구에서 는 10 ml Vial을 사용하였으며 초기 방사능량은 400~500 mCi를 사용하였다. 방사성의약품의 볼륨을 맞추기 위해 추 가하는 생리식염수의 부피는 추가 후 10 ml가 되도록 설정 한 후 실험을 진행하였다.

본 논문은 석사학위 논문을 정리하여 공포하고자 하였다.

Ⅴ.결 론

본 연구는 피폭 경감을 목적으로 사용되는 Hi PET Ⅱ장 비의 분주방법 및 재료를 활용하여 최적화된 분주와 보정 값을 구하는 것을 목적으로 하였다.

첫째, 주사기 용량에 따른 평가에서는 5 ml에 비해 3 ml 가 높은 재현성 및 작은 표준편차로 확인되었다.

둘째, 분주 속도에 따른 결과에서는 5 mm/min의 경우에 서 정량 값 10 mCi에 가깝게 분주되었다.

셋째, Vial 압력에 따른 결과에서는 Needle필터 사용 후 에서 압력에 따른 변화가 적은 것으로 확인되었으며 10 mCi 근사 값으로 분주되었다.

넷째, 분주 횟수(χ) 증가에 따른 보정 값은 [y = 0.097 × χ] 를 적용하는 것이 좋은 것으로 확인되었다.

따라서 임상에서 방사성의약품 분주 시 3 ml 주사기를 사 용하고 분주 속도는 5(mm/min)로 설정하며 매 분주 시 마 다 Needle필터로 Venting작업을 하거나 오차에 따른 보정 값을 적용하는 것이 최적화된 분주방법으로 사료된다.