방사선동위원소 이용 "핵의학"과 안전성

핵의학 이야기

제2차 세계대전 이전까지 영국과 독일에 이어 세계 3대 강국이라 할 수 있는 프랑스에서 배출한 노벨 과학상(물리, 화학, 생리의학) 수상자는 불과(?) 8명이었다. 그 중에서 퀴리 가족이 수상한 것이 모두 5회였으니 노벨상 역사상 최고의 '노벨상 집안'이라 할 수 있을 것이다. ▲ 퀴리 가족. 왼쪽부터 순서대로 피에르 퀴리, 마리 퀴리, 이레느 퀴리, 졸리오.  ⓒ 남편(Pierre Curie, 1859~1906), 아내(Marie Curie néé Sklodowska, 1867~1935, 1903 물리학상, 1911 화학상), 딸(Irène Joliot-Curie, 1897~1956, 1935 화학상), 사위(Frédéric Joliot, 1900~1958, 1935 화학상)의 연구주제는 여러 가지가 있지만 공통점을 찾자면 방사성 동위원소를 발견하고 방사 현상에 대한 연구업적을 남긴 것이었다. 그러나 당시만 해도 방사성 물질의 폐해가 잘 알려져 있지 않았던 까닭에 오늘날 유추해 보면 이들이 방사성 물질에 대해 저항성이 큰 체질이었음에도 불구하고 엄마와 딸은 그 부작용으로 세상을 떠난 것으로 추측된다. 그러나 이러한 위험성에도 불구하고 이들의 업적에 의해 이제는 생명을 앗아갈 정도로 위험한 성질을 지닌 방사성 동위원소를 의학을 비롯한 여러 분야에 이용할 수 있게 되었으니“목숨을 바쳐 학문적 업적을 남긴 사람들”이라고도 할 수 있을 것이다. 방사성 동위원소를 이용하는 핵의학 아직까지 일반인들이 병원에서 핵의학과가 독립되어 있다는 사실을 모르고 있는 분들이 많을 것이다. 병원의 진료과를 구분할 때 크게 내과, 외과, 소아과와 같이 직접 진료를 하는 과목과 영상의학과, 마취과, 진단검사의학과와 같이 직접 진료하는 과를 지원하는 과로 나눌 수 있는데 지원을 담당하는 과는 환자 스스로 찾아가는 것이 아니라 임상의사의 처방에 따라 찾아가게 되므로 환자와 일반인들에게는 익숙지 않을 수가 있다. 그러나 우리나라에서 핵의학을 이용한 시술이 시작된 것은 1959년, 전문의 시험과목으로 독립된 것은 1996년이니 최신학문이라 할 수는 없고, 지금은 3차 병원이라면 거의 모두가 핵의학과를 설치하고 있거나 영상의학과 등에서 핵의학에 대한 시술을 하고 있다. ▲ 핵의학 영상의 한 예.  ⓒ 핵의학을 한마디로 이야기하자면 방사성 동위원소를 이용해 질병을 진단하거나 치료하고, 연구하는 의학의 한 분야이다. 원자의 구조에서 양성자와 중성자로 나눌 수 있는 원자핵에서 양성자는 같으나 중성자의 수가 다른 것을 동위원소라 하며, 이 중에서 방사성을 지닌 것을 방사성 동위원소라 한다. 방사성이 붕괴되는 경우 핵에서 α와 β선중 어떤 선을 방출하느냐에 따라 α붕괴, β붕괴로 구분할 수 있고, β붕괴는 방출되는 전자의 전하가 음전하인지 양전하인지에 따라서 β-붕괴와 β+붕괴로 나누기도 한다. 이외에 원자핵이 핵 바깥에 존재하는 전자를 1개 흡수하는 궤도전자포획이 있으며, 이를 β붕괴에 포함시키기도 한다. 위의 모든 경우에서 붕괴가 일어나면 원자핵이 들뜬 상태가 되어 선을 방출하고 바닥상태로 돌아가므로 선 방출이 동반되는 경우가 많다. 핵의학은 목적에 맞는 방사성 동위원소를 주사, 흡입, 내복 등의 방법으로 환자의 체내에 들어가게 한 다음 그 물질이 인체 내에서 어떻게 분포하는지를 측정하거나 그 대사물질을 계측하여 정보를 얻는다. 방사성 동위원소를 이용한 추적실험이 처음 행해진 것은 1913년이었지만 이를 이용해 의학에 본격적으로 이용되기 시작한 것은 1930년대에 사이클로트론이 제작되면서부터였다. 1950년대에 원자로에서 인공적으로 방사성 동위원소를 생산할 수 있게 되면서 핵의학이 급속히 발전하여 131I(요오드)가 갑상선 기능을 측정하고, 갑상선암을 치료하기 위해 이용되기 시작한 후 각종 암치료를 비롯해 여러 가지 목적으로 의학에 이용할 수 있는 방법이 많이 개발되고 이용되고 있다. 북한 핵문제나 원자력 발전에 대한 이야기를 할 때마다 들을 수 있듯이 방사성 동위원소를 이용하는 것은 위험이 동반되므로 아주 주의가 필요하고, 어떻게 폐기할 것인가 하는 것이 항상 문제로 대두된다. 의학에 이용하는 방사성 동위원소는 안전을 최우선으로 생각해야 하므로 일반적인 방사성 동위원소와는 다른 몇 가지 특징을 지니고 있다. 즉 피폭선량이 적고, 선을 방출하는 핵종이 많으며, 추적자로서의 기능을 가지고 있고, 표적으로 하는 장기에 친화성을 가진 것이 이용되며, 유효기간이 있고, 제조·판매·구입·사용·저장·폐기 등에 대한 기록을 남겨야 한다. 그러므로 이를 취급하고자 하는 분들은 국가에서 시행하는 특수면허 시험에 합격하여 자격을 취득해야 한다. 현재는 사용되지 않는 방사성 동위원소이긴 하지만 오래 전에 암치료를 위해 60Co(코발트)을 수입 신청한 노교수님께서는 정부당국자로부터 너무 비싸니 30Co만 수입해 비용지출을 반으로 줄이라고 했다는 일화가 있다. 오늘날에는 방사성 동위원소가 암치료 뿐 아니라 영상검사, 면역측정, 연구목적 등으로 널리 이용되고 있고, 그 효용성도 점점 커져 가고 있다.핵의학의 방법은 정말로 안전한가? 질병을 치료하러 병원에 왔다가 뜻하지 않은 이유로 새로운 병을 얻게 되면 환자나 보호자는 큰 충격을 받을 것이다. 그래서 그런지 의료사고에 대한 분쟁소식이 나날이 늘어가고 있다. 노벨상을 받은 사람도 그 부작용으로 세상을 떠나고, 영상의학과에서 일하는 분들은 방사선을 차단하기 위해 납이 들어 있는 가운을 입고 있는 것을 보신 분들이 안전성에 의문을 가지는 것은 지극히 당연한 일이다. 그런데 다른 질문을 생각해 보자. “수술은 정말로 안전한 치료법인가?” 수술시 발생할 수 있는 각종 부작용을 생각해 보면 수술이 안전하지 않다는 것을 금방 깨달을 수 있다. 피 검사를 하는 것과 같이 병원에서 아무리 간단한 검사를 한다고 해도 위험이 전혀 없다고는 할 수가 없다. 최대한 안전하게 의학적 시술을 하기 위해 노력할 뿐이다. 미국에서는 지난 10년간 핵의학을 이용한 방법을 시술하는 횟수가 36% 증가하였다. 암치료보다는 뼈, 폐, 심근, 콩팥 등의 상태를 확인하기 위해 이용되는 경우가 훨씬 많아졌다. 대부분의 진단과정에서 방사성 물질이 인체 내로 들어가게 한 후 감마카메라를 이용해 그 물질이 분포하는 정도를 촬영한다. 이 때 환자의 안전을 보장하고 원하는 효과를 얻기 위해서는 어떤 방사성 물질은 얼마나 많이 주입하느냐가 가장 중요하다. 양을 적게 사용하면 안전하기는 하지만 원하는 영상을 얻을 수가 없을 것이고, 충분한 양을 사용하면 원하는 영상을 얻기는 했지만 환자에게 해가 될 수 있을 것이다. 그런데 최근에 미국 국립물리연구소(National Physical Laboratory, NPL)에서 피델리스(Fidelis)라는 이름의 기계를 개발했다는 소식이 전해졌다. 이 기계는 정확한 양이 이용되는지를 확인하는데 도움을 주는 기계로서 IT기술을 접목하여 고안된 것이다. 새로운 기술이나 기계가 항상 그렇듯이 세월이 지나봐야 그 효용성이 판명되겠지만 일단은 미국에서 매년 핵의학 시술을 받은 약 67만 명의 환자들에게 더 안전하고 확실한 시술을 하는데 도움이 될 것이라는 의견이 제시되고 있다. 의학자들은 하루도 쉬지 않고 더 안전하고 효과적인 의술을 개발하기 위해 노력하고 있다는 사실을 기억하고, 병원에 갈 때는 의심보다는 신뢰감을 가지고 상담을 하는 것이 좋겠다.

/예병일 (연세대 원주의대 생화학교실)  biyeh@naver.com

2007.10.14 ⓒScience Times