혈관 성형술 후 재협착 방지 치료를 위한 Re-188-DTPA의 선량계산

Abstract

For intravascular brachytherapy, Re-188 was suggested to yield homogemeous radiation field around angioplasty balloon. We examined the possibility to use Re-188-DTPA as a radionuclide for intra-balloon brachytherapy after angioplasty. We concentrated Re-188-perrhenate elute using ion column methods to more than 5550 MBq/mL. Time-activity curves of kidneys in dogs(n=3) showed that Re-188-DTPA was rapidly excreted via urine(Tmax= 1.1 minutes, T1/2=10.1 minutes). Radiation dose from a angioplasty balloon(20 mm length, 3 mm diameter cylinder) to the adjacent vessel wall was estimated by EGS4 Monte Carlo code(ECUT=10 keV, PCUT=10 keV). The radiation dose to the wall with 3700 MBq/mL of Re-188 for 100 seconds of exposure was estimated as 17.6 Gy at balloon surface. Fifty percent of the energy deposited within 1 mm from the balloon surface. We calculated radiation absorbed dose in human using MIRDOSE3 program to find the estimated internal dose to the whole body(0.02 mGy/MBq) and urinary bladder(1.57 mGy/MBq) during the unwanted, however possible, accident of balloon failure and leakage of Re-188-DTPA to the systemic circulation. These absorbed dose with Re-188-DTPA(0.02 mGy/MBq) were less than that with Re-188 itself(0.06 mGy/MBq). For the importance of accurate dose planning, we developed the window based PC program for calculation of radiation dose to the vessel wall using EGS4 Monte Carlo code. Preliminary study using rabbit iliac artery restenosis model showed that intra-balloon brachytherapy using 3700 MBq/mL of Re-188-DTPA was effective against the restenosis. We concluded that Re-188-DTPA was safe and useful for intravascular balloon brachytherapy to inhibit coronary artery restenosis after angioplasy. ; 관상동맥 풍선성형술 이후 30-50%에 이르는 혈관 재협착을 막기 위하여 방사성동위원소를 풍선에 넣어 사용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. Re-188은 치료용으로 적당한 베타선(E_β-max=2.12MeV)과 영상화가 가능한 감마선 (E_γ=155 KeV(15%))을 동시에 방출하며, DTPA에 표지하여 사용하는 경우 풍선 누출시 체내 오염의 위험이 적어 풍선내 방사선 동위원소로 사용 가능성이 크다. 관상동맥 성형술용 풍선에 Re-188을 주입하였을 때 주위 혈관에 전달되는 에너지 분포를 몬테카를로 모의실험을 통하여 계산하고, 원하는 선량을 조사하기 위하여 어떤 농도로 얼마동안 조사하여야 하는지 알아보았다. 풍선이 터져서 Re-188-DTPA가 풍선 밖으로 누출되었을 경우에 대비해서 동물실험을 통해 선원장기의 잔류시간을 측정하고 주요 장기와 전신에 전달되는 에너지를 계산하였으며, 155 keV의 감마선에 의해 시술자에게 전달되는 조사선량을 계산하였다. 정확한 선량 전달을 위하여 시술시 각 상황에 따른 조사시간을 계산하여 최대의 효과를 얻을 수 있는 방사선 조사 시스템을 확립할 수 있도록 PC 기반 소프트웨어를 구현하였으며, 이 소프트웨어를 이용해서 임상적용에 앞서 시행한 장골동맥 재협착 토끼 모델에서 치료를 시행하여 임상적용 가능성을 연구하였다. 3700 MBq/ml을 100 초 동안 조사하였을 때 풍선 표면, 즉 혈관벽에 전달된 에너지는 17.6 Gy였으며, 풍선에서 용액이 전부 누출되었을 경우 전신에 0.005 mGy/MBq, 방광에 2.39 mGy/MBq의 흡수 선량이 전달되었다. 또 한 시술자에 대한 조사선량도 한번 시술시 손에서 4.71 mrem으로 년간 선량한도인 50 rem에 비해 매우 작았다. 이 연구에서 구현한 PC 기반 소프트웨어를 사용하여 동물실험을 시행한 결과 풍선 과확장 손상후의 신생내막 증식의 양상이 방사선조사군에서 월등히 적었다. 관상동맥 풍선성형술용 풍선에 Re-188-DTPA를 주입하여 사용하는 방법이 목표선량을 조사하는 데 적절하고 방사선 방어의 관점에서도 안전하며, 각 시술 환경에 맞는 조사시간을 계산 할 수 있는 소프트웨어의 개발로 더욱 정확한 선량을 전달 할 수 있어 관상동맥 풍선성혈술 후 재협착방지를 위한 치료를 위해 임상에 사용 가능한 방법이라고 생각한다.