방사성의약품 정도관리 35개 핵심 포인트: Medical AI·Digital Health 시대의 Radiopharmaceutical QC
방사능만 정확하면 안전할까?
핵의학에서 방사성의약품의 품질은 단순한 방사능 측정값 하나로 결정되지 않는다. 화학적 순도, 방사화학적 순도, 방사성 핵종 순도, 무균성, 비발열성,
입자 특성, pH, 안정성, 실제 투여 방사능까지
하나의 임상 시스템 안에서 연결되어야 한다.
특히 99mTc 기반 SPECT와
[18F]FDG 기반 PET에서는 방사성의약품의 품질이 최종 영상의 신뢰성과 직접 연결된다. 짧은 반감기를 가진 방사성 핵종은 제조·분석·투여까지 사용할 수 있는 시간이 제한되기 때문에 Quality
Control(QC), Quality Assurance(QA), Digital Health, Healthcare AI, Medical AI를
하나의 workflow로 바라보는 접근이 점점 중요해지고 있다.
이 글에서는 방사성의약품
정도관리의 전체 구조를 물리화학적 검사에서 생물학적 안전성, radioassay, 기록관리까지 단계별로
살펴보고, 특히 99mTc generator, ITLC,
HPLC, [18F]FDG, dose calibrator가 실제 임상 workflow에서
어떤 의미를 갖는지 정리한다.
방사성의약품 정도관리가 중요한 이유
방사성의약품은 일반적인
의약품과 다른 이중적인 특성을 가지고 있다.
하나는 의약품으로서의
화학적·생물학적 특성이고, 다른 하나는 방사성 핵종이 갖는
물리적 특성이다.
따라서 환자에게 투여하기
전에 확인해야 할 것은 단순히 “몇 mCi가 들어 있는가?”가 아니다.
다음과 같은 질문에 모두
답할 수 있어야 한다.
- 원하는 방사성 핵종이 맞는가?
- 원하는 화학적 형태로 표지되어 있는가?
- 방사화학적 불순물이 증가하지 않았는가?
- 화학적 불순물이 존재하지 않는가?
- 입자 크기와 수가 적절한가?
- pH와 물리화학적 특성이 투여에 적합한가?
- 무균성과 비발열성이 확보되었는가?
- 실제 환자에게 투여되는 방사능이 정확한가?
- 제조·QC·투여
기록을 추적할 수 있는가?
첨부 문서에서도 방사성의약품 QC를 purity, potency, identification,
biological safety, efficacy 등을 확인하는 복합적인 과정으로
설명한다.
[그림 1] 현장에서 제조하는 방사성 핵종
99mTc 또는 111In처럼 generator나 kit을 이용해 의료기관 현장에서 제조하는 경우에는 환자에게 사용하기 전에 가능한 범위에서 QC를 수행하는 것이 중요하다. 특히 99mTc 표지 방사성의약품에서는 ITLC를 이용한 방사화학적 순도 평가가 대표적인 현장 QC 항목이다.
1. 방사성의약품 QC의 전체 구조: 하나의 검사로는 충분하지 않다
방사성의약품 정도관리는
크게 물리화학적 검사와 생물학적 검사로 나눌 수 있다.
물리화학적 검사
주요 항목은 다음과 같다.
- Physical characteristics
- pH
- Isotonicity
- Chemical purity
- Radionuclidic purity
- Radiochemical purity
- Specific activity
- Radioassay
생물학적 검사
- Sterility
- Apyrogenicity
- Stability
- Toxicity
그리고 이 모든 결과는
기록관리와 traceability로 연결되어야 한다.
[그림 2] 방사성의약품 임상 QC Workflow
핵심은 QC를 각각 독립된 laboratory test로 보는 것이 아니라
제조 → QC → 투여 → 영상 → 기록 관리가 이어지는 하나의 clinical workflow로
이해하는 것이다.
2. Pharmaceutical Quality: 가장 먼저 확인하는 기본 품질
2-1. Physical Characteristics: 색깔과 성상
가장 단순해 보이는 육안검사도
실제로는 중요한 QC 과정이다.
색깔, 투명도, 혼탁도 및 예상하지 못한 침전이나 입자의 존재는 제조 또는
보관 과정에서 발생한 문제를 시사할 수 있다.
첨부 자료에서는 예를
들어 99mTc-MAA 또는 microsphere를 white/turbid, 99mTc-sulfur colloid를
amber/slightly turbid, 여러 99mTc compound를 colorless/clear한 성상으로 제시한다.
[표 1] 대표
방사성의약품의 정상적 외관
|
방사성의약품 |
대표적 외관 |
|
99mTc-MAA / microsphere |
White, turbid |
|
99mTc-sulfur colloid |
Amber, slightly turbid |
|
기타 99mTc compounds |
Colorless, clear |
|
131I-NaI |
Colorless, clear |
|
131I-HSA |
Slightly yellow, clear |
임상적 의미: 정상적으로 투명해야 하는 제제가 갑자기 심하게 혼탁해졌다면 단순한 외관 문제가 아니라 제조·표지·보관·분해 가능성을
검토해야 한다.
3. Particle Size: 작은 입자가 영상의 큰 차이를 만든다
방사성의약품에서 입자
크기는 단순한 제조 품질 문제가 아니다.
입자의 크기와 수는 체내
분포와 특정 장기에 대한 생리학적 포획에 영향을 줄 수 있다.
특히 99mTc-MAA 또는 albumin microsphere에서는 입자
크기가 중요하다. 첨부 문서에서는 약 10–100 μm 범위의 aggregate를 설명하면서 150 μm 이상의 입자는 폐동맥 폐쇄
가능성 때문에 폐기해야 한다는 교육 내용을 제시한다.
[그림 3]
Particle Size와 방사성의약품 생리학적 분포
입자 크기 QC는 단순히 “제제가 정상적으로 만들어졌는가”를 확인하는 것이 아니다.
어디에 분포할 것인지를 관리하는 과정이라는 점에서 중요하다.
4. pH, Isotonicity와 Ionic Strength
4-1. pH 관리
방사성의약품의 pH는 안정성과 환자 투여 적합성 모두와 관련된다.
모든 방사성의약품에 동일한 pH를 적용하는 것이 아니라 각각의 제제 특성과 제조 목적에 적합한 범위가 중요하다.
[그림 4] 방사성의약품 pH 관리와 투여 적합성
4-2. Isotonicity와 Ionic Strength
정맥투여 또는 기타 투여경로를
사용하는 방사성의약품에서는 적절한 ionic strength, isotonicity 및 osmolality를 고려해야 한다.
[그림 5]
Isotonicity와 Ionic Strength
이러한 항목은 방사능
측정기에서 숫자로 즉시 보이는 값은 아니지만 실제 환자에게 투여되는 pharmaceutical
preparation의 적합성을 결정하는 중요한 요소다.
5. Chemical Purity: 방사성의약품 속에 무엇이 들어 있는가?
Chemical purity는 원하는 화학적 형태의 물질이 얼마나 유지되고 있는지를 평가하는
개념이다.
예를 들어 99mTc eluate에서는 aluminum contamination이
대표적인 화학적 불순물 사례로 제시된다.
불순물은 다음과 같은
과정에서 발생할 수 있다.
- 표지 전후 물질의 분해
- labeling 과정의 부산물
- 합성 과정에서 생성되는 동반 물질
- 불완전한
purification
필요한 경우 precipitation, solvent extraction, ion exchange, distillation 등의
분리 방법을 사용할 수 있다.
[그림 6]
Chemical Purity와 방사성의약품 불순물 관리
여기서 중요한 원칙은
방사능이 존재한다는 사실과 약학적으로 원하는 물질이 존재한다는 사실은 동일하지 않다는 것이다.
6. 99Mo–99mTc Generator QC: Nuclear Medicine의 핵심 관리 지점
99mTc는 SPECT에서 광범위하게 사용되는 방사성 핵종이다.
Generator에서 elution하여 사용하기 때문에 generator 자체의 QC가 중요하다.
[그림 7]
99Mo–99mTc Generator Quality Control
주요 QC 항목은 다음과 같다.
Radioactive calibration
생리식염수로 추출한 99mTc의 방사능을 측정한다.
기본 개념은 다음과 같다.
Radioactivity concentration = Total activity / Volume
Aluminum breakthrough
alumina bed에서 유래할 수 있는 Al³⁺ contamination을 평가한다.
[표 2]
99Mo–99mTc Generator의 주요 QC
|
QC 항목 |
확인 목적 |
|
Radioactive calibration |
실제 방사능 확인 |
|
Aluminum breakthrough |
화학적 오염 확인 |
|
99Mo breakthrough |
Radionuclidic purity 확인 |
|
Elution volume |
농도 및 제조 관리 |
|
QC documentation |
Traceability |
7. Radionuclidic Purity: 정말 원하는 핵종인가?
Radionuclidic purity는 전체 방사능 중 원하는 특정 radionuclide가 차지하는 비율을 의미한다.
이것은 환자에게 불필요한
방사선 노출을 줄이고 영상 품질과 방사능 측정의 정확성을 유지하기 위해 중요하다.
[그림 8]
Radionuclidic Purity의 개념
[그림 9]
Radionuclidic Purity 검사 방법
99mTc generator에서는 특히 99Mo
breakthrough가 중요하다.
첨부 문서에서는 dose calibrator 또는 NaI(Tl) detector를
이용하고, 99mTc의 140 keV 영역을 차단한 뒤 99Mo의 고에너지 방출 영역을 평가하는 방법을 소개한다.
IAEA 교육자료에서도 99Mo/99mTc generator의 breakthrough를 별도의 QC 항목으로 다루며, dose calibrator와 차폐 조건을 이용한 측정 절차를 설명한다.
8. Radiochemical Purity: 99mTc QC에서 가장 중요한 개념
Radionuclidic purity와 radiochemical
purity는 비슷해 보이지만 서로 다른 개념이다.
Radionuclidic purity: 원하는 핵종인가?
Radiochemical purity: 그 핵종이 원하는 화학적 형태로 존재하는가?
99mTc 표지제에서는 다음 세 가지 형태가 대표적이다.
- Free 99mTc
- Hydrolyzed 99mTc
- Bound 99mTc
[그림 10]
Radiochemical Purity와 99mTc 표지 형태
방사화학적 불순물이 증가하면
표적 장기 국소화가 감소하고 주변 조직의 background activity가 증가할 수 있다. 결국 이는 영상 품질과 판독의 신뢰성에도 영향을 줄 수 있다.
최근 문헌에서도 radiochemical impurity는 불필요한 방사선 부담과 높은
background activity를 유발하여 imaging contrast를 저하시킬
수 있는 중요한 품질 문제로 설명된다.
9. Radiolysis: 방사선이 방사성의약품을
다시 분해할 수 있다
흥미로운 점은 방사성의약품을
보호해야 하는 방사선이 동시에 약제 자체의 화학적 안정성을 저하시킬 수도 있다는 것이다.
이를 radiolysis라고 한다.
[그림 11]
Radiolysis와 Radiochemical Impurity의 발생 경로
방사선에 의해 free radical이 생성되고 물의 분해 과정에서 H₂O₂ 또는 HO₂• 등이 형성되면 표지된 물질의 분해가 촉진될 수 있다.
문서에서는 상황에 따라 sodium ascorbate, ascorbic acid, sodium sulfite 등의 첨가를 예로 든다.
이 때문에 방사성의약품의
stability management는 단순한 보관기간 관리가 아니라 방사선화학적 안정성까지
포함해야 한다.
10. ITLC: 99mTc Radiopharmaceutical QC의 실전 도구
ITLC(Instant Thin-Layer Chromatography)는 현장 방사화학적 순도 평가에서
매우 유용한 방법이다.
[그림 12] ITLC를
이용한 Radiochemical Purity 분석
원리는 간단하다.
서로 다른 성분이 stationary phase와 mobile phase 사이에서 서로
다른 분배 특성을 보이기 때문에 이동거리가 달라진다.
사용되는 stationary phase에는 다음이 있다.
- Whatman paper strip
- ITLC-SG
- ITLC-SA
Mobile phase에는 saline,
acetone 및 제제별 적절한 solvent가 사용될 수 있다.
[그림 13] ITLC에
의한 방사성의약품 순도 분석 방법
일반적인 과정은 다음과
같다.
- 시료 채취
- strip에 원점 표시
- 시료 점적
- developing chamber에서 전개
- 일정 거리까지
solvent 이동
- 각 위치의
radioactivity 측정
- Rf와 radiochemical purity 계산
문서에서는 NaI(Tl) well counter 또는 radio-TLC scanner를
이용하는 방법을 제시한다.
11. Free, Hydrolyzed, Bound 99mTc를 구별하는 이유
[그림 14] 99mTc
Radiochemical Purity 계산 방법
첨부 문서에서는 acetone과 saline을 각각
mobile phase로 사용하는 chromatography를 통해 Free, Hydrolyzed, Bound 99mTc를 구별하는 접근을 설명한다.
제시된 계산식은 다음과
같다.
% Free 99mTc = [F / {F + (H+B)}] × 100
% Hydrolyzed 99mTc = [H / {(F+B)+H}] × 100
% Bound 99mTc = 100% − [%F + %H]
핵심은 환자에게 투여되는
것이 단순히 “99mTc가 들어 있는 용액”이 아니라 원하는
생리학적 표적화를 수행할 수 있는 bound radiopharmaceutical이어야 한다는
점이다.
12. 모든 99mTc 방사성의약품에 같은 ITLC 조건을 적용할 수 있을까?
그렇지 않다.
[그림 15] ITLC에
의한 99mTc 방사성의약품 정도관리
[그림 16] 다양한 99mTc 방사성의약품의 ITLC 조건
99mTc-pertechnetate, sulfur colloid, MAA, DTPA, ECD, DMSA, HSA, MDP, HDP,
PYP, DISIDA, HMPAO, MIBI 등은 서로 다른
chemical characteristics를 갖기 때문에 mobile phase와 stationary phase 역시 제제별로 달라질 수 있다.
따라서 “ITLC를 했다”는 사실 자체보다 올바른 분석법을 선택했는가가 중요하다.
13. HPLC: 더 높은 분리능이 필요한 경우
ITLC가 신속하고 실용적인 현장 QC 도구라면 HPLC(High-Performance Liquid Chromatography)는 보다 높은 분리능과 재현성을
제공하는 분석법이다.
[그림 17] HPLC를
이용한 고해상도 Radiochemical Analysis
HPLC의 특징으로 다음을 제시한다.
- 높은 재현성
- 빠른 분석속도
- 높은 분해능
- 높은 범용성
- 매우 낮은 농도의 물질 검출 가능
- 분석 및 정제 활용
또 하나 중요한 개념이
retention time(tR)이다. 동일한
조건에서 동일 물질이 일정한 retention time에 나타나는 특성을 이용해 identification에도 활용할 수 있다.
14. Normal-Phase와 Reversed-Phase HPLC
[그림 18]
Chromatography Polarity Chart
Normal-phase와 reversed-phase
HPLC는 stationary phase와 mobile
phase의 극성이 다르다.
Normal phase
- 상대적으로 극성이 큰
stationary phase
- 상대적으로 비극성인
mobile phase
Reversed phase
- C8, C18 등 비극성 stationary phase
- water/acetonitrile 또는 water/methanol 계열 mobile
phase
이 차이를 이해하면 왜
특정 방사성의약품에서 특정 chromatography 조건을 선택하는지 이해하기 쉬워진다.
15. [18F]FDG PET QC: Digital Health 시대에도 변하지 않는 기본
PET의 대표적인 방사성의약품인 [18F]FDG 역시 rigorous QC가 필요하다.
[그림 19] Gel
Chromatography를 이용한 Radiopharmaceutical 분석
[18F]FDG의 QC에 TLC,
UV-HPLC, radioactivity detector-HPLC, ion-exchange chromatography 등을 소개한다.
PET radiopharmaceutical의 QC는 단순한 chemical test가 아니다.
Radionuclidic identity + Radiochemical purity + Chemical purity + pH +
Sterility + Endotoxin + Specific activity
등을 종합적으로 고려해야
한다.
현대의 PET/radiopharmacy 환경에서는 이러한 결과가 전자기록과 연결될 가능성이 높아지고 있다. 실제로 최근 QC 분야에서는 자동화된 QC와 데이터 기록, 분석 장비 통합이 중요한 발전 방향으로 논의되고
있다.
16. Gel Chromatography와 Electrophoresis
[그림 20] Gel
Chromatography
Gel chromatography는 분자 크기의 차이를 이용한다.
첨부 문서에서는 Sephadex와 saline을 사용해 일부 99mTc radiopharmaceuticals를 분석할 때 99mTc-chelate
→ 99mTcO₄⁻ → hydrolyzed 99mTc 순서의 용출 특성을 설명한다. 다만 99mTc-gluconate와 99mTc-mannitol은 예외로
제시된다.
[그림 21]
Electrophoresis
[그림 22]
Veronal Buffer를 이용한 Electrophoresis
Electrophoresis는 각 성분의 전하와
ionic mobility 차이를 이용한다. 특히
radioiodinated human serum albumin과 free iodide의
분리 사례가 소개된다.
[그림 23] Ion
Exchange Chromatography
Ion exchange chromatography에서는 반대 전하를 가진 resin과 물질 사이의 상호작용을 이용한다.
방사성의약품 QC에서는 unreacted iodide 또는 99mTcO₄⁻ 제거 사례가 제시된다.
[그림 24]
Gas-Liquid Chromatography
GLC는 휘발성 물질의 분리에 사용되며 retention time을
이용한 identification이 가능하다.
17. Lipophilicity와 Specific Activity
[그림 25]
Partition Method와 Lipophilicity
Partition method는 서로 섞이지 않는 두 용매 사이에서 물질이 어떻게 분배되는지를
이용한다.
문서에서는 lipophilicity의 parameter로 log Pₒ/𝓌를 소개한다.
[그림 26]
Specific Activity
Specific activity는 단위 질량 또는 몰당 방사능을 의미한다.
특히 receptor ligand에서는 비방사성 유사물질이 receptor
binding에 경쟁적으로 작용할 수 있기 때문에 높은 specific activity가
중요해질 수 있다.
[그림 27] PET
Radionuclides와 Specific Activity
15O와 13N, 11C, 18F 등 PET radionuclides는 각각 specific activity 측면에서
서로 다른 특성을 가진다. 따라서 PET에서 “방사능이 충분하다”는 사실만으로
tracer quality를 판단할 수 없다.
18. Specific Activity와 Effective Specific Activity
[그림 28] HPLC를
이용한 Specific Activity 측정
[그림 29]
Specific Activity와 Effective Specific Activity
Specific activity는 방사성 물질과 동일 화학물질의 비율을 고려하는 개념이고, effective specific activity는 실제 생물학적 결합과 관련된 물질의 특성을 함께 고려하는
개념이다.
HPLC는 분석뿐 아니라 purification에도 활용될 수
있기 때문에 column과 purification condition의
최적화가 중요하다.
19. Radioassay: 마지막 숫자가 환자에게
실제로 전달된다
방사성의약품 QC에서 최종적으로 중요한 것은 실제 방사능 측정이다.
환자별로 분배하기 전
전체 방사능을 측정하고, 환자에게 주입하기 직전에도 실제 투여량을 확인해야 한다.
[표 3] Dose
Calibrator QC
|
QC 항목 |
대표적인 시점 |
|
Constancy |
Daily |
|
Accuracy |
설치 시, 매년, 수리
후 |
|
Linearity |
설치 시, 정기적 주기, 수리 후 |
|
Geometry |
설치 시, 수리 후 |
첨부 문서가 강조하는
중요한 원칙은 좋은 방사성의약품을 만들어도 측정장비가 부정확하면 최종 투여량 역시 부정확할 수 있다는 것이다.
20. Biological Safety: Sterility와 Apyrogenicity
물리화학적 품질이 확보되었다고
해서 바로 환자에게 투여할 수 있는 것은 아니다.
[그림 30]
Biological Quality Control
[그림 31]
Sterility Test
무균성은 미생물 오염
여부를 평가한다.
첨부 자료에서는 열에
안정적인 제제에는 autoclaving을, 열에 불안정하거나 반감기가 짧은 제제에는 membrane filtration을 사용하는 접근을 설명한다.
단, 실제 의료기관에서 사용하는 sterilization 조건과 acceptance criteria는 해당 제품의 허가사항, 약전
및 기관 SOP를 반드시 확인해야 한다.
21. Endotoxin과 LAL Test
Sterility와 별도로 apyrogenicity도 중요하다.
Pyrogen은 fever와 같은 전신반응을 일으킬 수 있으며 bacterial endotoxin이 대표적이다.
[그림 32] Rabbit
Pyrogen Test와 LAL Test
[그림 33] LAL
Endotoxin Test의 원리
LAL(Limulus Amebocyte Lysate)은
endotoxin 검출에 사용되는 대표적인 시험이다.
시험 방식에는 다음이
포함된다.
- Gel-clot
- Chromogenic
- Endpoint-turbidimetric
- Kinetic-turbidimetric
짧은 반감기를 가진 radiopharmaceutical에서는 모든 biological test를
투여 전에 완료하기 어려울 수 있기 때문에 검증된 제조 공정과 장기적인 QC record가 중요해진다.
최근에도 radiopharmaceutical의 microbiological
quality control에서는 pharmacopoeial approach와 parametric release가 중요한 연구 주제로 다뤄지고 있다.
22. Stability와 Toxicity
[그림 34]
Radiopharmaceutical Stability
방사성의약품의 안정성은
물리적 radioactive decay만으로 설명할 수 없다.
특히 oxidation-sensitive 또는 radiation-sensitive
compound에서는 화학적 분해가 추가적인 제한요인이 될 수 있다.
[그림 35]
Radiopharmaceutical Toxicity
독성은 radionuclide 자체뿐 아니라 pharmaceutical
component에서도 발생할 수 있다.
따라서 radiopharmaceutical safety는 방사선량과 화학적 독성을 함께 고려해야 한다.
23. 기록관리: QC의 마지막 단계가 아니라 Traceability의 시작
방사성의약품 QC에서 기록관리는 행정업무가 아니다.
어떤 환자에게 어떤 방사성의약품을
얼마만큼 투여했는지, 어떤 generator와 lot을 사용했는지, 당시 QC 결과가
어떠했는지를 추적할 수 있어야 한다.
[표 4] Radiopharmaceutical Traceability Record
첨부 문서 역시 traceability를 환자 안전과 품질 보증을 연결하는 핵심 요소로 설명한다.
24. 처방부터 투여까지: Clinical Workflow가 QC를 완성한다
[그림 36] 방사성의약품
처방 및 투여 전 확인 절차
처방에는 검사, radiopharmaceutical, dose, route 등이 포함되어야 한다.
투여 전에는 최소한 다음을
확인해야 한다.
- 정확한 환자
- 정확한 방사성의약품
- 정확한 투여량
- 정확한 투여경로
- 임신·수유
여부
- 유효시간
이러한 workflow는 현재의 Digital Health 개념과도 자연스럽게 연결된다.
전자처방, dose management, barcode identification, QC database, PACS/RIS 및 EHR의 연계가 구축된다면 QC 결과와 최종 영상 사이의 traceability를 보다 체계적으로 관리할 수 있기 때문이다.
25. Generator Elution과 현장 Kit 제조
[그림 37]
Generator Elution과 현장 Kit 제조
Generator elution에서는 다음 정보를 관리해야 한다.
- Eluted activity
- Parent radionuclide
breakthrough
- Final volume
- Operator
- Elution date/time
- QC records
현장 kit 제조 역시 제조사의 package insert와 기관의 무균 조작 및 방사선 안전 절차에 따라 수행되어야 한다.
26. Comprehensive Radiopharmaceutical QC: 5개의 품질 축
방사성의약품 QC를 한 장으로 정리하면 다음과 같다.
[표 5]
Comprehensive Radiopharmaceutical Quality Control
|
품질 영역 |
핵심 질문 |
대표적 QC |
|
Chemical purity |
화학적 불순물이 없는가? |
Chemical assay |
|
Radiochemical purity |
원하는 화학적 형태인가? |
ITLC, HPLC |
|
Radionuclidic purity |
원하는 핵종인가? |
Energy spectrum, half-life |
|
Biological purity |
무균·비발열성인가? |
Sterility, LAL |
|
Pharmaceutical purity |
투여에 적합한가? |
pH, particle size, visual
inspection |
|
Radioassay |
실제 투여량은 정확한가? |
Dose calibrator |
|
Traceability |
전 과정을 추적할 수 있는가? |
Digital records |
첨부 문서는 이 다섯
가지 purity 축을 종합적인 QC 구조로 제시한다.
27. PET Radiopharmaceutical QC가 더 어려운 이유
PET radiopharmaceutical은 짧은 반감기, 높은
에너지의 방사선, 복잡한 chemical synthesis라는
세 가지 특성을 가진다.
따라서 PET program에서는 radiochemist, pharmacist,
medical physicist, nuclear medicine physician 등 여러 전문직의 협업이 필요하다.
최근에는 PET radiopharmaceutical QC의 자동화도 중요한 기술적 방향으로 제시되고 있다. 자동화된 QC 시스템은 분석 시간과 documentation burden을 줄이고 짧은 반감기의 방사성의약품에서 보다 신속한
release workflow를 지원할 가능성이 있다.
28. Medical AI와 Healthcare AI가 방사성의약품 QC에 들어오는 지점
여기서 중요한 질문이
하나 생긴다.
Medical AI가 방사성의약품 QC를
대체할 수 있을까?
현재의 QC 원칙을 고려하면 “대체”보다는
decision support와 workflow
automation의 관점에서 접근하는 것이 현실적이다.
예를 들어 미래의 Digital Health infrastructure에서는 다음과 같은 구조를 생각할 수 있다.
AI가 활용될 수 있는 영역은 다음과 같다.
- 비정상 QC 결과의 flagging
- 과거 QC trend
analysis
- 장비 drift detection
- batch-to-batch comparison
- documentation automation
- abnormal chromatogram
screening
- dose discrepancy
detection
- traceability 지원
그러나 AI가 최종적으로 환자 투여를 자동 승인한다는 의미는 아니다.
방사성의약품 QC는 환자 안전과 직접 연결되는 고위험 workflow이므로 인간의
검토와 검증이 가능한 SOP가 중심에 있어야 한다.
29. 병원 비용은 어떻게 줄어들 수
있는가?
방사성의약품 QC의 비용은 단순히 검사시약 가격만으로 계산할 수 없다.
실제 operational cost에는 다음이 포함될 수 있다.
- 방사성의약품 폐기
- 재제조
- 검사 지연
- 장비 downtime
- 추가 인력
- 재촬영
- 잘못된 dose 처리
- 문서 관리
- compliance 관리
따라서 Digital Health + QC automation의 경제적 가치는
“검사 하나를 얼마나 싸게 하느냐”보다 오류를 조기에 발견하여 downstream cost를 얼마나 줄이느냐는 관점에서 평가해야 한다.
특히 짧은 반감기의 radiopharmaceutical에서는 시간이 곧 품질과 비용의 변수다.
30. 환자 결과와 Medical Imaging Quality
방사성의약품의 QC가 중요한 궁극적인 이유는 laboratory 자체가 아니다.
최종 목적지는 환자의 영상과 임상의 의사결정이다.
방사화학적 순도가 떨어지면 unwanted background가 증가하거나 target
localization이 감소할 수 있다. 이러한 변화는
Medical Imaging의 해석 환경에 영향을 줄 수 있다.
따라서 핵의학 영상에서
설명하기 어려운 비정상적인 uptake pattern이 발견되었을 때에는 환자의 병리만을 생각해서는
안 된다.
다음 요소를 함께 검토할
필요가 있다.
- Radiopharmaceutical
preparation
- Radiochemical purity
- Particle size
- Stability
- Drug interaction
- Previous examination
- QC result
- Manufacturing record
첨부 문서 역시 비정상적인
영상이 나타났을 때 방사성의약품의 제조와 QC까지 함께 검토해야 한다는 점을 강조한다.
31. Misadministration을 예방하는 마지막 방어선
[그림 38]
Misadministration과 특수 혈액제제
방사성의약품의 잘못된
투여를 방지하려면 다음 다섯 가지가 일치해야 한다.
Right Patient + Right Time + Right Radiopharmaceutical + Right Dose +
Right Route
특히 환자의 혈액을 채취해
표지한 뒤 다시 주입하는 99mTc-red blood cells, 111In- 또는 99mTc-leukocytes 같은 특수 blood product에서는 patient identification과 labeling, handling,
reinjection 전 과정의 관리가 중요하다.
32. 전체 QC Workflow
[그림 39] 방사성의약품
정도관리 workflow
이 그림은 방사성의약품 QC를 다섯 가지 핵심 축으로 압축한다.
Chemical Purity
→ 원하는 화학적 형태인가?
Radiochemical Purity
→ 방사능이 원하는 chemical form에 존재하는가?
Radionuclidic Purity
→ 원하는 radionuclide인가?
Biological Purity
→ Sterility와 Apyrogenicity가 확보되었는가?
Pharmaceutical Purity
→ pH, particle size 및 투여 적합성이 확보되었는가?
여기에 Radioassay와 Traceability가 더해지면서 실제
임상 workflow가 완성된다.
33. 방사성의약품 QC를 기억하는 가장 쉬운 방법
실제 현장에서 모든 검사
항목을 한꺼번에 기억하기 어렵다면 다음 질문으로 정리할 수 있다.
① 무엇인가?
Identity
원하는 radionuclide와 chemical form인가?
② 얼마나 깨끗한가?
Purity
Chemical, radiochemical, radionuclidic purity가 적절한가?
③ 환자에게 안전한가?
Safety
Sterility, endotoxin, pH, particle characteristics는 적절한가?
④ 얼마나 정확하게 투여되는가?
Dose
Dose calibrator가 정확한가?
⑤ 나중에 확인할 수 있는가?
Traceability
제조부터 투여까지 모든
기록이 남아 있는가?
이 다섯 가지 질문을 통과해야
방사성의약품 QC가 임상적으로 의미를 갖는다.
34. 실전 체크리스트
Radiopharmaceutical QC Checklist
Before production
- Correct
radiopharmaceutical
- Correct
kit/reagent
- Lot
information
- Generator
information
After preparation
- Appearance
- pH
- Chemical
purity
- Radiochemical
purity
- Radionuclidic
purity
- Particle
characteristics where applicable
- Radioactivity
Before administration
- Patient
identification
- Drug
identification
- Dose
verification
- Route
verification
- Expiration/use
time
- Relevant
clinical precautions
After administration
- Actual
administered activity
- Patient
record
- Operator
record
- QC
record
- Waste/disposal
record
Quiz
Question 1
99mTc radiopharmaceutical의 radiochemical
purity를 평가할 때 대표적으로 활용되는 방법은?
A. ECG
B. ITLC
C. Spirometry
D. Bone densitometry
E. Audiometry
정답: B. ITLC
해설
ITLC는 radiopharmaceutical에 포함된 서로 다른 chemical forms의 이동 특성 차이를 이용해
radiochemical purity를 평가한다. 특히
99mTc radiopharmaceutical의 Free, Hydrolyzed, Bound 형태를
평가하는 실용적인 방법으로 사용된다.
Question 2
99Mo–99mTc generator에서 확인해야 할 대표적인
radionuclidic impurity는 무엇인가?
A. 18F
B. 11C
C. 99Mo
D. 131I
E. 68Ga
정답: C. 99Mo
해설
99mTc generator에서 parent
radionuclide인 99Mo가 eluate에
과도하게 존재하는지 확인하는 것이 중요하다. 이를 99Mo
breakthrough라고 하며 radionuclidic purity와 관련된다.
Question 3
다음 중 방사성의약품의
최종 QC 구조를 가장 잘 설명하는 것은?
A. Radioactivity만 측정하면 충분하다.
B. 영상이 정상이라면 QC는 필요하지 않다.
C. Chemical, radiochemical, radionuclidic, biological, pharmaceutical
quality를 종합적으로 평가한다.
D. AI가 모든 QC를 대신한다.
E. HPLC만 통과하면 모든 QC가
완료된다.
정답: C
해설
방사성의약품 QC는 하나의 검사로 결정되지 않는다. Chemical purity,
radiochemical purity, radionuclidic purity, biological purity 및 pharmaceutical purity를 종합적으로 평가해야 한다.
35. 결론: 방사성의약품 정도관리는 '방사능 측정'이 아니다
방사성의약품 정도관리를
단순히 “방사능이 얼마나 들어 있는지를 측정하는 과정”으로
이해하면 핵심을 놓치게 된다.
실제 QC는 훨씬 넓다.
Physical quality
→ 정상적인 외관과 입자 특성
Chemical quality
→ 원하는 chemical form과 낮은 impurity
Radiochemical quality
→ 원하는 형태로 결합된 radionuclide
Radionuclidic quality
→ 원하는 radionuclide의 적절한 purity
Biological quality
→ Sterility와 Apyrogenicity
Pharmaceutical quality
→ pH, isotonicity, particle characteristics
Dosimetric quality
→ 정확한 radioassay
Digital quality
→ 정확하고 추적 가능한 기록
결국 좋은 방사성의약품 QC program은 환자에게 투여하기 전에 문제를 발견하는 시스템이다.
그리고 미래의 Medical AI와 Healthcare AI는 이 QC 시스템을 대체하기보다, 반복적인 데이터 확인과 anomaly detection, trend monitoring, documentation, workflow
integration을 지원하는 방향으로 발전할 가능성이 크다.
중요한 것은 기술의 화려함이
아니다.
정확한 QC 데이터가 정확한 임상 workflow로
연결되고, 그 결과가 환자 안전과 Medical Imaging
Quality로 이어지는가가 핵심이다.
방사성의약품 QC는 laboratory의 한쪽 구석에 있는 검사 업무가 아니다.
그것은 Radiopharmacy → Nuclear Medicine → Medical Imaging → Patient Safety
→ Digital Health를 연결하는 하나의 품질 보증 시스템이다.
실제 의료기관에서 이 원칙을 적용할 때에는 해당 방사성의약품의 허가사항, 최신 USP/Pharmacopoeia, 국내 규제요건, 기관 SOP 및 최신 guideline을 별도로 확인해야 한다. 첨부 문서 역시 guideline은 의료기관의 시설·장비·인력과 적용 시점에 따라 확인해야 한다고 명시한다.
참고문헌
- M. Molavipordanjani, V.
Tolmachev, and S. J. Hosseinimehr, “Basic and practical concepts of
radiopharmaceutical purification methods,” Drug Discovery Today,
vol. 24, no. 1, pp. 315–324, 2019, doi: 10.1016/j.drudis.2018.09.018.
- V. Pichler et al.,
“An Overview of PET Radiochemistry, Part 1: The Covalent Labels ^18F,
^11C, and ^13N,” Journal of Nuclear Medicine, vol. 59, no. 9, pp.
1350–1354, 2018, doi: 10.2967/jnumed.117.190793.
- E. de Blois et al.,
“Radiochemical and analytical aspects of inter-institutional quality
control measurements on radiopharmaceuticals,” EJNMMI Radiopharmacy and
Chemistry, vol. 4, no. 3, 2019, doi: 10.1186/s41181-018-0052-1.
- J. Y. Park, “Quality
Control Tests and Acceptance Criteria of Diagnostic Radiopharmaceuticals,”
Korean Journal of Clinical Laboratory Science, vol. 53, no. 1, pp.
1–10, 2021, doi: 10.15324/kjcls.2021.53.1.1.
- M. Ekinci, R.
Santos-Oliveira, and D. İlem-Özdemir, “Quality Assurance and Quality
Control of Radiopharmaceuticals: An Overview,” Journal of Faculty of
Pharmacy of Ankara University, vol. 46, no. 3, pp. 1044–1063, 2022,
doi: 10.33483/jfpau.1109583.
- E. L. Hooijman et al.,
“Radiolabeling and quality control of therapeutic radiopharmaceuticals:
optimization, clinical implementation and comparison of radio-TLC/HPLC
analysis, demonstrated by [^177Lu]Lu-PSMA,” EJNMMI Radiopharmacy and
Chemistry, vol. 7, no. 29, 2022, doi: 10.1186/s41181-022-00181-0.
- D. S. Abou et al.,
“Radiopharmaceutical Quality Control Considerations for
Accelerator-Produced Actinium Therapies,” Cancer Biotherapy &
Radiopharmaceuticals, vol. 37, no. 5, pp. 355–363, 2022, doi: 10.1089/cbr.2022.0010.
- R. Mercado, S. Lagos, and
E. Velásquez, “Radiochemical Purity and Identity in Radiopharmaceuticals:
Design and Improvement of Quality Control Methods by HPLC,” 2023, doi: 10.5772/intechopen.112355.
- T. E. Wuensche et al.,
“Good practices for ^89Zr radiopharmaceutical production and quality
control,” EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry, vol. 9, no. 40, 2024,
doi: 10.1186/s41181-024-00258-y.
- P. Thota et al.,
“Pharmacopeial parametric release strategy in microbiological quality
control of radiopharmaceuticals,” Advances in Radiotherapy &
Nuclear Medicine, vol. 2, no. 3, 2024, doi: 10.36922/arnm.3619.
- United States
Pharmacopeia, “Radiopharmaceuticals—Preparation, Compounding, Dispensing,
and Repackaging, General Chapter 〈825〉,” USP–NF,
2023, doi: 10.31003/USPNF_M11915_04_01.
- United States Pharmacopeia, “Radiopharmaceuticals—Preparation, Compounding, Dispensing, and Repackaging, General Chapter 〈825〉,” USP–NF, 2025, doi: 10.31003/USPNF_M11915_50101_01.
댓글
댓글 쓰기