05. 방사약학 - 2. 의학용 방사성동위원소의 생산

2. 의학용 방사성동위원소의 생산

3) 발생기

핵의학영상에서 좋은 해상력을 얻기 위해선느 비교적 많은 양의 방사성핵종이 필요하다. 반감기가 짧은 핵종을 사용하면 인체 내에 피폭되는 방사선 양을 적게 할 수 있으나 빨리 감쇠되어 없어지므로 사용이 불편하고 경제적이지 못한 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 개발된 장치가 발생기이다. 발생기 장치를 이용하면 반감기가 짧은 방사성 핵종을 병원에서 쉽게 이용할 수 있다.
 
(1) 방사평형의 개념
99mTc은 반감기가 6시간이므로 오래 저장을 해둘 수가 없어서 사용이 불편하다. 그러나 발생기 시스템을 사용하면 훨씬 편리하게 사용할 수 있따. 발생기는 방사평형의 원리를 이용한다.
이러한 방사평형을 이용하면 발생기를 제조할 수가 있다. 즉 실제 원하는 핵종은 반감기가 짧은 B 핵종이지만 이는 사용이 불편하므로 반감기가 큰 A 핵종을 입수하여 방사평형 원리에 의해 생성되는 B 핵종을 따로 분리해서 사용할 수가 있다.
 
99Mo의 반감기는 67시간, 99mTc의 반감기는 6시간
 
99Mo의 반감기가 99mTc의 반감기보다 약 11배 정도 길기 때문에 앞에서 99Mo가 A 핵종이고 99mTc이 B 핵종인 일시방사평형을 이루고 있음을 알 수 있다. 따라서 계산에 의해 두 가지 방사성핵종의 비는 약 1:1.1로 99mTc의 양이 더 많이 존재할 것이다. 그러나 실제로는 99Mo의 양이 더 많은데 그 이유는 99Mo의 87%만 99mTc을 거쳐서 99Tc로 붕괴되어 99Mo:99mTc의 비는 1:0.956이 되기 때문이다. 99Mo를 알루미나에 흡착시킨 칼럼크마토그라피를 그림5-1과 같이 발생기 내에 장착시키면 99Mo은 생리식염수에 난용성이고 알루미나에 흡착력이 강하지만, 99mTc은 수용성이고 알루미나에 약하게 흡착하므로 생리식염수로 99mTC만을 쉽게 용출해낼 수 있다.

발생기 내에 남아 있는 99Mo는 67시간의 반감기를 갖고 99mTc으로 붕괴되기 때문에 수시간 내지 수일 후에 생리식염수로 다시 용출시키면 99mTc만을 분류해낼 수 있따. 그림 5-2에 99Mo-99mTc 발생기 내 어미핵종과 딸핵종의 양을 도시하였다. 핵의학진료실에서는 대개 1일 간격으로 생리식염수를 주입시켜 99mTc을 용출해내고 있고 이러한 과정을 착유(milking)라고 부른다. 발생기 안에 원래 99mTc의 양이 0이었다고 가정하면 시간 t에서 99mTc의 양 A99mTc는 앞에서 구한 99mTc와 99Mo의 비 0.956을 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

 

따라서 착유하여 99mTc을 완전히 뽑아낸 뒤 한 반감기 후에는 현재 99Mo 방사능의 약 48%, 두 반감기 후에는 현재 99Mo 방사능의 약 72%, 네 반감기 후에는 현재 99Mo 방사능의 약 90%의 99mTc이 발생기 안에 존재한다. 99Mo의 양은 발생기를 입수할 때 알 수가 있으므로 이론적으로 99mTc의 양은 항상 계산해 낼 수가 있다.

 

99mTc은 99Tc로 붕괴하므로 항상 99Tc과 섞여 있다. 이때 99Tc은 우리가 필요로 하지 않는 동위원소, 즉 담체로서 작용하므로 99mTc은 무담체로 얻기가 불가능하다. 대부분의 99mTc로 표지된 방사성의약품들은 담체인 99Tc가 섞여 있어도 무방하나 단일클론항체, HMPAO 등과 같이 리간드의 양이 매우 적은 경우 표지 효율이 감소되는 경우가 있다. 따라서 이러한 경우 가급적 담체인 99Tc의 양이 적게 하기 위하여 그 전날 착유를 한 발생기에서 착유를 한 99mTc을 사용하는 것이 좋다. 착유한 테크네슘 용액 중의 99mTc의 비율은 다음과 같이 구할 수가 있다.

위의 식에 의해 먼저 착유 후 6시간째에 착유하면 62.5%, 12시간째에 착유하면 46.4%, 24시간째에 착유하면 27.9%의 테크네슘이 99mTc이다.

 

(2) 발생기에서 생산하는 방사성동위원소 종류

① 99Mo-99mTc 발생기

모핵종인 99Mo의 반감기는 67시간이고 베타선을 방출하며 붕괴한다.

딸핵종 99mTc은 반감기 6시간으로 140 keV 에너지를 방출하면서 99Tc으로 이성질체 전이를 한다.

 

② 68Ge-68Ga 발생기

68Ge의 반감기는 271일이며 전자포획 방법으로 붕괴하고, 68Ga은 68분 반감기로 양전자를 방출하며 붕괴하고 511 keV의 소멸방사선을 방출한다.

이 발생기는 수시간 후에 최대 수율로 용출을 할 수 있기 때문에 하루에도 여러 번 68Ga을 생산할 수 있다.

 

③ 81Rb-81mKr 발생기

81mKr의 반감기는 13초로 190 keV의 감마선을 방출하며 이성체전이를 한다.

극히 짧은 반감기 때문에 수분마다 다시 반복검사를 할 수 있다.

 

④

 

⑤

 

⑥

 

⑦