Ⅰ. 서 론
최근 중앙암등록본부의 발표에 따르면 국내 암 발생률 은 과거에 비해 감소했지만 여성의 대표 암인 유방암은 서 구화된 생활습관과 유방암 조기 검진 효과로 증가하는 경향 성을 보였다[1-3]. 이러한 유방암 치료는 발생연령, 병기, 암 의 병리학적 특성, 환자의 심리상태 등을 고려하여 수술, 방 사선치료, 항암화학요법, 내분비치료, 표적치료 등 적절한 치료법을 적용한다[4]. 방사선치료는 크게 외부방사선치료 (External beam radiotherapy, EBRT)와 근접방사선치료 (Brachytherapy)를 각각 시행하거나 병행하여 치료한다[5]. 외부방사선치료는 조사영역에 있는 정상장기의 방사선 선 량한도 때문에 종양에 충분한 선량을 조사하는데 어려움이 있다[6]. 이에 반해 근접방사선치료는 밀봉 방사성 동위원 소를 여러 형태로 종양에 삽입하여 고 선량을 국부적으로 집중 조사할 수 있는 방사선 치료 방법이다[7]. 이러한 방사 선치료의 궁극적 목표는 치료가능비를 향상시켜 종양조직 에는 최대한의 선량을 주고, 정상조직에는 최소한의 선량을 주는 것이다[5,7]. 최근에 들어 방사선치료 시 치료가능비 향상을 위하여 나노입자(Nanoparticle)의 사용이 제안되고 있으며, 박은태 등, Chithrani 등, Duc 등 그리고 Khoei 등은 선량증가 물질로 금(aurum, Au), 가돌리늄(gadolinium, Gd), 요오드(iodine, I), 산화철(iron oxide, Fe2O3)등을 이용하 여 흡수선량이 증가하는 것으로 보고하였다[8-11]. 하지만 이러한 나노입자를 활용한 유방암의 근접치료에 대한 선량 평가는 전무한 실정이다.
이에 본 연구는 유방암의 근접방사선치료 시 표적장기 및 인접장기의 흡수선량을 수학적 모의피폭체를 통하여 예측 하고, 선량증가물질인 금 나노입자 밀도에 따른 차이를 검 증하고자 한다. 또한 간병인 및 주변인에 대한 피폭의 평가 를 위해 거리에 따른 흡수선량을 평가하고자 한다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 몬테카를로 모의모사
모의모사를 위해 수치의 확률적 분포를 반복실험의 통계 를 통하여 구하는 몬테카를로 방식의 MCNPX(Monte carlo N-Particl Extended, ver.2.5.0, USA) 프로그램을 사용하 였다. 수학적 모의피폭체는 플로리다 대학(University of Florida, UF)에서 수정을 마친 MIRD(Medical internal radiation dose committee)형 팬텀을 사용하였으며, Fig. 1 에 모식도를 나타내었다.
관심영역의 방사선을 측정하기 위한 도구인 MCNPX 의 F Tally는 MeV/g·e로 흡수선량을 측정하는 6번 Tally를 이 용하였으며, 측정된 값을 식 (1)을 이용하여 ㏉/e로 환산하 였다.
2. 나노입자 밀도에 따른 선량평가
국내 근접치료에서 대중적으로 사용되는 일시적 삽입 선 원 192Ir을 대상으로 하여 표적장기와 인접장기의 흡수선량 평가를 수행하였으며[9,12], 192Ir의 제원은 Table 1에 나타 내었다.
나노입자는 박은태 등, 김정훈 등의 연구결과에서 가장 흡 수선량 증가효과가 크다고 보고한 금 나노입자로 하였으며 [8,13], 크기는 50 ㎚로 설정하여 유방 전체에 균일하게 분포 시켰다.. 나노입자의 밀도는 Ghorbani 등, Mesbahi 등의 선 행 연구를 참고하여 7, 18, 30 ㎎/g으로 하여 동일하게 표적장 기와 인접장기의 선량증가 효과를 측정하였다[14-15].
3. 거리에 따른 선량평가
거리에 따른 선량평가를 위해 30 ㎝, 50 ㎝, 100 ㎝ 그리 고 200 ㎝에 공기 벽을 설치하여 흡수선량을 평가하였으며, Fig. 2에 왼쪽 유방암 근접치료 상황을 나타내었다. 그리고 밀도에 따른 선량평가와 동일하게 나노입자 밀도에 따른 차 이도 평가하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 나노입자 밀도에 따른 선량평가
표적장기인 유방에 대한 나노입자 밀도에 따른 흡수선량 의 결과이다. 결과는 Fig. 3과 같이 나타났으며 나노입자가 들어가지 않은 0 ㎎에서 오른쪽 유방 9.21E-15 ㏉/e, 왼쪽 유방에서 9.22E-15 ㏉/e로 유사한 결과를 보였다. 그리고 밀도가 증가함에 따라 오른쪽 유방 흡수선량이 7 ㎎에서 1.11E-14 ㏉/e, 18 ㎎에서 1.25E-14 ㏉/e 그리고 30 ㎎에 서 1.40E-14 ㏉/e의 결과로 나타났으며, 왼쪽 유방에서도 이와 유사한 경향성을 보였다.
양쪽 유방을 각각 기준으로 하여 나노입자의 밀도에 따른 주변장기의 선량을 Table 2에 나타내었다. 나노입자 0 ㎎ 시 피폭선량이 가장 높은 장기는 치료하는 유방과 인접한 폐로 나타났으며, 왼쪽 유방 기준 왼쪽 폐에서 9.87E-16 ㏉/e 의 결과를 보였으며, 오른쪽 유방 기준으로 오른쪽 폐에서 9.82E-16 ㏉/e로 나타났다. 다음으로 심장에서 5.03E-16 ㏉/e로 높은 값을 보이며 왼쪽, 오른쪽 치료여부와 상관없 이 비슷한 결과를 나타내었다. 또한 두 장기에 있어서는 밀 도가 높아짐에 따라 미세하지만 감소하는 경향성을 보였다. 다음으로 식도, 기관, 치료 반대 측 폐의 순으로 나타났으 며, 나노입자 밀도에 따른 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다.
2. 거리에 따른 선량평가
거리에 따른 결과는 Fig. 4에 나타내었다. 거리 30 ㎝에 서 1.69E-16 ㏉/e의 흡수선량을 나타내었으며, 거리가 멀 어질수록 감소하여 200 ㎝에서는 9.27E-18 ㏉/e의 결과를 보였다. 나노입자 밀도가 높아질수록 가까운 거리에서 미세 하게 감소하는 경향성을 보였으나, 거리가 멀어질수록 감소 폭은 줄어드는 것으로 나타났다.
Ⅳ. 고 찰
방사선치료 시 나노입자를 사용하는 것은 반응단면적을 크게 하여 흡수선량을 증가 시키는 것으로 보고되고 있다 [16-18]. 이러한 효과로 유방암의 근접치료 시 나노입자의 사용은 치료가능비의 향상으로 치료효과를 향상시킬 수 있 을 것으로 판단된다.
그리하여 본 연구에서는 우리나라 여성에게서 많이 발생 하는 유방암을 대상으로 근접치료 시 나노입자 밀도에 따른 흡수선량 차이를 측정하였다. 그 결과 나노입자의 밀도가 높아질수록 표적장기의 흡수선량이 증가하는 결과를 보였 다. 이러한 결과는 Mesbahi 등의 선행연구의 결과와 같은 경향성인 것으로 나타났다[15]. 그리고 주변 장기에 대한 흡 수선량은 선원 측과 인접한 페, 심장, 식도 순으로 나타났으 며, Park 등의 선행연구에서의 인접장기에서 선량이 높게 나타나는 결과와 비슷한 경향성을 보였다[19]. 또한 나노입 자 밀도에 따른 큰 차이는 없었지만 표적장기와 인접한 장 기의 흡수선량은 밀도가 증가할수록 미세하게 감소하는 경 향으로 나타났다. 이러한 현상은 나노입자를 사용함으로써 방사선치료의 궁극적 목표인 치료가능비를 높여 정상장기 의 피폭을 줄이는 결과를 나타낼 것으로 생각된다.
거리에 따른 선량은 거리가 멀어짐에 따라 감소하는 결과 를 가져왔으며, 이러한 경향성은 방사선의 거리역자승 법칙 에 의한 결과로 생각된다[5]. 반면 밀도에 따른 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 또한 거리가 증가함에 따라 선량이 감소하는 결과를 보이나 환자의 몸속에 동위원소가 주입 될 시 그 순간부터 선원으로 관리하는 만큼[20], 소량이라도 나올 시 적절한 관리 및 대처방안이 필요할 것이다.
국내 근접방사선치료 시 192Ir은 가장 보편적으로 많이 사용 되고 있으며, 비방사능이 커 치료시간은 짧지만 주변 정상조 직에 주는 피폭선량이 높아 일시적 삽입 선원으로 사용되고 있다. 하지만, 125I (Iodine-125)과 103Pd(Palladium-103)의 경우는 정상조직에 대한 피폭선량은 감소하지만 비방사능이 낮아 치료에 많은 시간이 소요되어 영구적 삽입 선원으로 이 용되고 있다. 따라서 이에 대한 연구를 동반하여 차 후 환자에 게 적절한 치료계획 및 선원을 적용할 수 있도록 하여야 할 것이다.
Ⅴ. 결 론
국내 여성에게 발생하는 암 중 지속적으로 발생률이 증가 하는 유방암을 대상으로 근접치료 시 나노입자 밀도에 따른 선량평가를 하였다. 나노입자의 밀도가 증가할수록 표적장 기의 흡수선량이 증가하는 결과를 보였다. 주변장기에서는 밀도에 따른 큰 차이를 보이지 않았으나, 일부장기 및 거리 에서는 나노입자의 밀도가 증가할수록 흡수선량이 감소하 였다. 그러므로 유방암의 근접치료 시 나노입자의 활용은 치료가능비를 상승시켜 치료효과를 증가시킬 수 있을 것으 로 판단되며, 환자의 환경 및 만족도 향상에 기여할 것으로 생각된다.
