임상 방사선 측정

임상 방사선 측정은 방사성 의약품을 체내에 투여한 후 전신 또는 일부의 방사능을 측정하는 것입니다. 일반적으로 임상에서는 감마선 방출 방사성 핵종이 사용됩니다. 이러한 방사성 핵종을 함유한 방사성 의약품을 체내에 투여하면 환자의 해당 부위 위에 위치한 섬광 검출기가 방사선을 포착합니다. 검사 결과는 일반적으로 특정 기간 동안 기록된 펄스 수 또는 분당 펄스 수로 광판에 표시됩니다. 임상에서 이 방법은 그다지 중요하지 않습니다. 이 방법은 부주의나 재난으로 인해 방사성 핵종이 우연히 인체에 유입되었을 때 방사성 핵종의 혼입을 식별하고 평가해야 하는 경우에 주로 사용됩니다.

더 흥미로운 방법은 전신 방사선 측정법입니다. 이 방법에서는 환자를 특수하게 배치된 여러 개의 섬광 검출기가 있는 특수 저배경 챔버에 넣습니다. 이를 통해 전신에서 발생하는 방사성 방사선을 기록할 수 있으며, 알려진 바와 같이 지구 표면의 일부 지역에서는 자연 방사성 배경의 영향이 상당히 높을 수 있습니다. 방사선 측정 중 신체의 어떤 부분(장기)이 납판으로 덮여 있다면, 해당 부분(또는 판 아래에 있는 장기)이 신체 전체 방사능에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다. 이를 통해 단백질, 비타민, 철의 대사를 연구하고 세포외수분의 양을 측정할 수 있습니다. 이 방법은 (기존 임상 방사선 측정법 대신) 방사성 핵종이 우연히 포함된 환자를 검사하는 데에도 사용됩니다.

자동 복사계는 실험실 방사선 측정에 사용됩니다. 자동 복사계는 방사성 물질이 담긴 시험관을 컨베이어에 올려놓고 사용합니다. 마이크로프로세서의 제어 하에 시험관은 자동으로 웰 카운터 창으로 이송됩니다. 방사선 측정이 완료되면 시험관이 자동으로 교체됩니다. 측정 결과는 컴퓨터에서 계산되고, 적절한 처리를 거쳐 인쇄 장치로 전송됩니다. 최신 복사계는 복잡한 계산을 자동으로 수행하며, 의사는 혈중 호르몬 및 효소 농도와 같은 측정의 정확성을 나타내는 정보를 즉시 얻을 수 있습니다. 실험실 방사선 측정 작업량이 적은 경우에는 시험관을 수동으로 이동하고 수동 방사선 측정을 하는 비자동 모드의 간단한 복사계를 사용합니다.

체외 방사성핵종 진단(라틴어 'vitrum'에서 유래, 모든 연구는 시험관에서 수행되므로 유리라는 뜻)은 미량분석을 의미하며, 방사선학과 임상 생화학의 경계에 위치합니다. 체외 방사성핵종 진단은 체액(혈액, 소변)에서 미량 또는 화학자들의 표현을 빌리자면 사라지는 농도로 존재하는 다양한 내인성 및 외인성 물질의 존재를 검출할 수 있습니다. 이러한 물질에는 호르몬, 효소, 치료 목적으로 체내에 투여되는 약물 등이 포함됩니다.

암이나 심근경색과 같은 다양한 질병에서 이러한 질병에 특이적인 물질이 체내에 나타납니다. 이를 마커(marker, 영어: mark에서 유래)라고 합니다. 마커의 농도는 호르몬 농도만큼 미미하여 혈액 1ml에 존재하는 단일 분자에 불과합니다.

정확도가 독보적인 이 모든 연구는 1960년 미국 연구원 S. 버슨과 R. 얄로우가 개발한 방사면역학적 분석을 이용하여 수행할 수 있습니다. 이들은 이 연구로 노벨상을 수상했습니다. 이 분석법이 임상에서 널리 시행됨으로써 미량분석 및 방사성핵종 진단 분야에서 혁명적인 도약을 이루었습니다. 의사들은 처음으로 여러 질병의 발병 기전을 파악하고 초기 단계에서 진단할 수 있는 매우 현실적인 기회를 얻었습니다. 내분비학자, 치료사, 산부인과 의사, 소아과 의사들은 이 새로운 방법의 중요성을 가장 분명하게 느꼈습니다.

방사면역학적 방법의 원리는 원하는 안정적이고 유사한 표지 물질이 특정 수용체 시스템과 경쟁적으로 결합하는 것입니다.

이러한 분석을 수행하기 위해 특정 물질의 농도를 결정하도록 설계된 표준 시약 세트가 생산됩니다.

그림에서 볼 수 있듯이, 결합 시스템(일반적으로 특이 항체 또는 항혈청)은 두 항원과 동시에 상호작용하는데, 그중 하나는 원하는 항원이고 다른 하나는 표지된 유사체입니다. 표지된 항원에 항상 항체보다 많은 양이 포함된 용액이 사용됩니다. 이 경우, 항체와의 결합을 위해 표지된 항원과 표지되지 않은 항원 사이에 치열한 경쟁이 벌어집니다. 후자는 G계 면역글로불린에 속합니다.

항체는 특이성이 높아야 합니다. 즉, 연구 대상 항원과만 반응해야 합니다. 항체는 열린 결합 부위에 있는 특정 항원만을 받아들이며, 그 양은 항원의 수에 비례합니다. 이러한 메커니즘은 비유적으로 "자물쇠와 열쇠" 현상으로 설명됩니다. 반응 용액 내 원하는 항원의 초기 함량이 높을수록 결합 시스템에 의해 포획되는 항원의 방사성 유사체의 양이 줄어들고, 결합되지 않은 항원의 양이 더 많아집니다.

환자 혈액 내 원하는 물질의 농도를 측정하는 동시에, 동일한 조건과 시약을 사용하여 원하는 항원의 농도를 정밀하게 측정한 표준 혈청을 대상으로 연구를 수행합니다. 반응 성분의 방사능 비율을 기반으로 검량선을 작성하는데, 이는 시료 방사능이 연구 대상 물질의 농도에 따라 어떻게 달라지는지 보여줍니다. 그런 다음, 환자로부터 채취한 물질 시료의 방사능을 검량선과 비교하여 시료 내 원하는 물질의 농도를 결정합니다.

방사성핵종 시험관 내 분석은 항원-항체 면역 반응을 이용하기 때문에 방사면역학적 분석이라고 불리기 시작했습니다. 그러나 이후 목적과 방법론은 유사하지만 세부적인 내용은 다른 유형의 시험관 내 연구가 개발되었습니다. 따라서 항원이 아닌 항체를 표지 물질로 사용하는 경우, 해당 분석을 면역방사분석이라고 하며, 조직 수용체를 결합 시스템으로 사용하는 경우, 이를 방사수용체 분석이라고 합니다.

시험관 내 방사성핵종 연구는 4단계로 구성됩니다.

• 첫 번째 단계는 분석된 생물학적 샘플을 항혈청(항체)과 결합 시스템이 포함된 키트의 시약과 혼합하는 것입니다. 용액을 이용한 모든 조작은 특수 반자동 마이크로피펫을 사용하여 수행되며, 일부 실험실에서는 기계를 사용하여 수행합니다.
• 두 번째 단계는 혼합물의 배양입니다. 이 단계는 동적 평형에 도달할 때까지 계속됩니다. 항원의 특이성에 따라 배양 시간은 몇 분에서 몇 시간, 심지어 며칠까지 다양합니다.
• 세 번째 단계는 유리 방사성 물질과 결합 방사성 물질을 분리하는 것입니다. 이를 위해 키트에 포함된 흡착제(이온 교환 수지, 탄소 등)를 사용하여 더 무거운 항원-항체 복합체를 침전시킵니다.
• 네 번째 단계는 시료의 방사 측정, 검량선 작성, 원하는 물질의 농도 측정입니다. 이 모든 작업은 마이크로프로세서와 프린터가 장착된 방사계를 통해 자동으로 수행됩니다.

위에서 볼 수 있듯이, 방사면역학적 분석은 방사성 항원 표지를 기반으로 합니다. 그러나 원칙적으로 효소, 발광단 또는 고형광 분자와 같은 다른 물질도 항원 또는 항체 표지로 사용될 수 있습니다. 이는 면역효소, 면역발광, 면역형광과 같은 새로운 미량분석 방법의 기반이 됩니다. 이러한 방법 중 일부는 매우 유망하며 방사면역학 연구와 경쟁하고 있습니다.

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