방사성 요오드 치료

항암제 저항성이 있는 갑상선암의 치료

방사성 요오드 치료는 방사성 요오드를 병소에 집적하여 암을 치료하는 방법이며, 외부조사(external radiation)에 비해 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있습니다. 갑상선암에서 방사성 요오드 치료는 수술 부위 잔존암 또는 원격전이암의 치료를 위해 시행되지만, 잔류 갑상선을 제거하기 위한 목적으로도 시행됩니다. 잔류 갑상선을 제거하는 이유는 치료 경과 시 혈청 갑상선 글로불린을 암표지자로 쓰기 위함이며, 잔존암이나 원격전이 치료 시 정상조직에 의한 방사성요오드 섭취를 줄여서 병소의 방사성 요오드 섭취를 높일 수 있기 때문입니다.

여러 방사성 요오드들 중에 치료용으로 쓰는 것은 I(iodine)-131이며, 그 외에도 진단용으로 쓰는 I-123과 방사성 치료 시드(seed)로 쓰이는 I-125, 연구용으로 쓰이는 I-129 등이 있습니다. 이들 방사성 요오드의 방출 입자나 방출선은 서로 차이가 있으며, 방사성 물질의 치료효과나 생물학적 효과는 단위 질량 당 흡수된 방사선의 에너지(방사선 흡수량)에 의해서 결정이 됩니다. 이러한 방사선 흡수량은 핵종의 붕괴속도, 에너지 방출 특성, 방사성 의약품의 투여- 분포-대사-배설, 선원장기(방사선이 집적되는 장기)와 표적장기(방사선으로 치료하고자 하는 장기)의 구성 및 상호 간의 해부학적 위치관계 등의 영향을 받습니다.

치료용 방사성 핵종은 세 가지 분류가 있는데, 알파입자 방출 핵종, 베타선 방출 핵종, 전자포획이나, 내부 전환으로 인해 발생하는 Auger 또는 Coster-Kronig conversion 전자(electron)를 방출하는 핵종입니다. 방사성 요오드(131-I)는 베타선과 감마선을 방출하며, 베타선이 치료효과를 가지고 있습니다. 베타선의 경우에는 세포 수준의 투과력, 조직 수준의 투과력, 기관 수준의 투과력에 따라 세 가지(투과력 깊이 <200 µm, <1mm, >1mm)로 구분이 됩니다. 그러나 투과력도 매질에 따라 달라지며, 131-I의 최고 베타에너지는 0.61 Mev, 평균 베타에너지는 0.19 Mev, 최대 투과력은 공기 중에서는 2m이고, 물속에서는 0.2cm (2mm) 정도이며, 연조직에서는 베타선 투과력은 최대에너지에 5를 곱한 3.05mm(=0.61*5)입니다. 방사성 요오드 (131-I)의 감마선도 약 364 keV의 에너지를 가지고 있으나 치료보다는 진단에 이용되고 전신 피폭의 원인이 되기도 합니다.

Quality factor: 생물학적 위험도

방사성 요오드 (131-I)는 투과력이 2-3mm이므로 작은 병소에서 더 효과적입니다. 그래서 이 치료 전에 수술적 치료로 암의 용적을 최소한으로 줄인 다음에 방사성 요오드 치료를 하는 것이 바람직합니다. 방사성 요오드 치료 효과는 투과력과 종양의 크기 외에도 축적 흡수선량(시간에 따라 누적된 방사선 흡수량)에 의해 결정됩니다. 축적 흡수선량은 조직에 의해 섭취된 방사성 요오드의 양과 체류시간에 의해 결정이 되며, 이는 혈류, 혈관외압, 간질압 등의 영향을 받습니다. 즉, 악성 종양의 증가된 간질압은 종양 내의 혈류는 감소시키고, 이로 인해 방사성 요오드의 종양 내 축적 흡수선량이 감소하여 치료 효과가 떨어집니다. 또한 혈관의 분포가 종양의 중심부까지 균질하게 발달되어 있지 않으므로 축적 흡수선량이 균질하지 않게 되고 이로 인해 치료효과가 떨어집니다. 그리고, 종양 내의 저혈류로 인한 저산소 상태는 종양세포의 방사성에 대한 감수성을 떨어뜨려서 치료 효과가 더 떨어지게 됩니다. 이렇듯 다양한 이유로 방사성 요오드의 치료 효과가 낮으므로 한 번의 치료로 완치되지 않고 반복적으로 치료해야 완치될 수도 있습니다.

방사성 요오드 치료 시에는 이 치료 전에 정상 갑상선을 대부분 제거해야 하고, 갑상선 종양에서 요오드 운반을 효과적으로 하기 위해 TSH을 수치를 높여야 합니다. 이렇게 높아진 TSH는 갑상선 종양세포의 나트륨-요오드 동반 수송체(Na/I symporter)를 발현시켜, 종양 내로 방사성 요오드의 섭취를 증가시키게 됩니다. 그러나, 갑상선암에서는 TSH 수치를 올리더라도 TSH와 종양의 TSH 수용체의 결합이나 그 기능이 떨어져 있어서 종양 내의 방사성 요오드의 유기화는 25%에서만 일어날 수 있습니다. 유기화되지 않은 방사성 요오드는 신체 내 반감기는 4-10시간이므로 하루 이틀이면 치료 효과를 기대하기 어렵게 됩니다. 그러나, 유기화된 방사성요오드는 인체 내 반감기가 약 7일 정도로 더 길기 때문에 이로 인한 인체 체류시간 증가로 치료가 더 효과적이게 됩니다.

방사성 요오드 치료 시에는 TSH을 인위적으로 높이기 위해 levothyroxine(L-T4) 투여받은 환자에서 L-T4 4주간의 중단하거나 합성 TSH를 투여하게 됩니다. 갑상선 호르몬 중단 시에는 L-T4을 4주간 중단 후 방사성 요오드 치료를 하거나, 이로 인한 갑상선 기능 저하증 기간을 줄이고자 L-T4을 중단하고 2-4주 정도의 T3을 복용 후, 2 주간의 T3(tetronine)을 휴약 후에 방사성 요오드 치료를 하는 방법을 사용합니다. 이는 T3의 반감기가 T4보다는 짧기 때문에 L-T4 사용 시보다 T3의 약 중단 시기가 짧습니다. 이러한 갑상선 호르몬 중단 후 TSH 혈중 수치가 30 µU/mL 이상이면 TSH가 충분히 높아졌다고 판단하고 부족한 경우에는 합성된 TSH를 투여할 수도 있습니다. 합성된 TSH을 투여하에 TSH을 높이는 경우에는 L-T4을 중단하지 않고 두 차례 합성 TSH을 주사 후 바아성요오드치료를 시행합니다. 또한 방사성 요오드의 종양 내 축적 흡수선량을 높이기 위해서 약 2주의 저요오드 식이요법을 방사성요오드 치료 전에 시행하기도 합니다.

L-T4 (또는 T3) 중단 후 TSH 가 적절하면 방사성 요오드 치료 전에 잔여조직과 전이유무를 확인하고, 방사성 요오드의 치료용량을 결정하기 위해 진단적 전신스캔을 시행하기도 합니다. 이때 기절효과를 피하기 위해서 베타선이 없는 123-I 2 mCi을 사용합니다. 방사성 요오드 치료는 이러한 사전준비와 치료 전 검사를 시행 후에 시행하게 되고, 치료 시 입원여부는 치료용량에 의해 결절이 됩니다.

방사성 요오드 치료 시 131-I는 캡슐(capsule)이나 용액으로 제공이 되고, 공복 상태에서 복용하게 되며, 약 200mL 이상의 물과 함께 복용합니다. 그 후엔 신체를 움직여서 캡슐이나 용액이 위벽의 일부에 부착하여 장기간 유지되지 않도록 하는데, 이는 일부 위가 과도하게 방사선에 노출되는 것을 막기 위함입니다. 저용량인 30 mCi로 치료하는 경우에는 입원하지 않고 치료하며 100 mCi이상에서는 2일 정도 입원하여 치료하고 체내 방사성요오드가 1.11 GBq(30 mCi) 이하가 될 때 격리를 해제합니다.

방사성 요오드 치료 후 2-10일 뒤에 방사성 요오드 치료 후 전신스캔을 시행합니다. 치료 후 전신스캔은 갑상선암표지자(Tg) 수치가 정상이라도 6.3%에서 전이 소견이 발견되고, 치료 전 전신스캔에서 보이지 않은 전이가 13%에서 전이가 치료 후 스캔에서 발견이 되기 때문에 시행됩니다.

방사성 요오드 (RAI) 치료 경과

방사성 요오드 치료 다음날부터는 갑상선 호르몬을 다시 투여하고 일과성 타액선염을 줄이기 위해서 첫 24시간 동안에 탈수가 되지 않도록 물을 많이 마시고 타액선에 자극이 많은 레몬이나 신사탕을 먹어 타액선을 자극하여 타액을 배출하여 타액선에 잔류하지 않도록 해야 합니다. 첫날에 레몬을 2-4시간 간격으로 5-6회 정도 먹습니다. 그러나 방사성요오드 치료 후 20분 이내에 시작하거나 횟수가 증가(10회 이상)하거나 하루 이상하게 되면 타액선의 피로로 타액선염이 오히려 발생할 수 있습니다. 그리고 취침 시에는 레몬을 섭취하지 않고 물 한잔 정도만 먹고 자는 것을 권장합니다. 방사성 요오드 치료 시에 타액선염이 발생하는 것은 타액선 상피세포가 나트륨-요오드 공동수송체(Na-I symporter, NIS)를 발현하여 혈액의 요오드를 섭취하여 구강으로 분비하기 때문입니다. 치료 후 타액선염은 약 30~50%에서 발생하며, 방사성 요오드 용량이 증가할수록 증가하여 30 mCi에서는 14%에서 발생하고 500 mCi이상에서는 100% 발생한다고 보고 되었습니다.

방사성 요오드 치료 초기에 발생하는 급성 타액선염은 침샘 부종, 통증, 맛감각 이상 등의 증상을 유발하고, 만성적인 타액선염은 입마름, 충치 등의 증상을 유발합니다. 그리고 단기 부작용으로는 미각 또는 후각 변화 (27%), 오심 구토 (5-10%), 피로, 두통 등이 있고, 장기 부작용으로는 침샘기능 저하 10-20%, 2 차암 발생 1.3-2%, 또한 드물게 코눈물관 폐색을 유발할 수도 있습니다. 이러한 부작용을 줄이기 위해 레몬이나 신사탕 이외에도 amifostine, 콜린성 약물(cholingergic agent) 등의 약물을 사용하기도 합니다. 그리고, 장이나 방광에 대한 방사능 노출을 줄이기 위해서 설사제(laxatives)나 수분공급 (hydration)을 시행하기도 합니다.

방사성 요오드 치료의 부작용

격리가 해제되어 퇴원하더라도 일주일은 타인과 2m의 거리를 유지하라고 권장하는데 이는 잔존 갑상선이나 종양에서 감마선이 나오는데, 타인과의 거리가 1 미터시 100%의 피폭을 받지만 2m로 멀어지면 25%로 피폭량이 감소하기 때문입니다. 만약 30 mCi의 방사능이 환자에서 나온다면 2미터 거리에서 시간당 0.002 mSv/h의 피폭을 받게 되고 7일 동안 24시간 같이 있다면 0.336 mSv=0.002 mSv*24h*7 days로 연간 1 mSv의 한계(일반인의 피폭기준량, 국제방사선방호위원회) 이하로 피폭됩니다. 이는 자연선원으로부터 노출되어 피폭되는 1인당 연간 유효선량은 2.4 mSv (1-10 mSv)을 고려하면 수용할 수 있는 수준입니다. 자연 선원으로는 우주선(Cosmic rays), 대지 방사선(Gamma rays), 음식물에 포함된 40-K 등이 있습니다. 그리고 의료 진단용으로 사용되는 검사 장비에 의해서도 방사선에 노출이 되는데, 가슴 X-ray (chest PA)을 촬영 시에 환자에게 노출되는 선량은 0.02 mSv이고, 복부 X-ray는 1.0 mSv, 가슴 CT는 8 mSv, 복부 CT는 10 mSv입니다.

암 치료는 조기암이 아닌 이상 수술과 더불어 전신치료(예, 항암제)를 시행하게 됩니다. 그러나 갑상선암은 항암제에 저항성을 보이므로 이를 사용할 수가 없어서 갑상선암의 특성을 이용하여 방사성 요오드 치료를 전신치료의 대안으로 시행하게 됩니다. 이러한 방사성 요오드 치료는 종양의 크기가 4cm 이상이거나, 기도, 식도, 되돌이 후두 신경 등의 침윤으로 수술부위에 잔존암이 있거나, 원격전이가 있는 경우에는 치료효과가 있으므로 적극적으로 치료하도록 권고하지만, 그 외 진행암(중간 위험군)에 대해서는 아직 결론이 나지 않았습니다. 임파선 전이가 5-6개인 경우가 대표적이며, 이 경우에는 선택적으로 시행할 것을 권고하고 있으며, 이는 치료로 인한 이익과 부작용으로 인한 손익을 계산하여 치료해야 합니다. 이는 수술적으로 제거되지 않은 림프절 전이 암의 경우에는 나트륨-요오드 공동 수송체의 발현이 감소되어 있어서 방사성 요오드 치료 효과가 떨어진다고 보고가 되었기 때문입니다. 이러한 중간 위험군 환자에서 방사선 요오드 치료를 시행한다면 그 이익은 잔존 갑상선을 제거하여 갑상선글로불린을 갑상선 암표지자로 사용할 수 있고, 재발이나 원격전이를 조기에 발견이 가능하는 것입니다. 그리고 치료로 인한 손해는 방사성 요오드 치료 시 발생할 수 있는 부작용들입니다.

결론적으로 방상성 요오드는 갑상선암 치료에 있어서 전신치료제로서 중요한 한 축을 담당하고 있습니다. 그러나 그 부작용도 있으므로 선별적으로 손익을 따져 보고 시행해야 하며, 향후 방상선 요오드의 치료 효과를 극대화하기 위해서 조기에 2-3mm이하의 원격전이 병소를 발견하는 방법이나, 나트륨-요오드 공동 수송체의 발현을 증대시켜서 방사성 요오드 용량을 감량하여 치료하는 방법 등을 고안해야 할 것입니다.

reference

Nuclear Medicine, 3rd, Chap 9 내분비계, 2008

Spiegle W, Reiners C, Borner W. Sialoadenitis following iodine-131 therapyt for thyroid carcinoma, J Nucl Med 1985;26:816