식도암 치료용 $^{166}Ho$-Stent 개발

Development of $^{166}Ho$-Stent for the Treatment of Esophageal Cancer

목적: 식도암은 종양자체 혹은 주위조직의 침범으로 인한 식도 내강의 협착으로 음식물 섭취가 곤란하고 이에 따른 영양결핍, 면역력 약화등으로 생존율이 매우 낮은 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 좁아진 식도 내강을 넓혀줄 뿐만 아니라 종양에 방사선 치료도 병행할 수 있는 새로운 형태의 식도암 치료용 방사성 stent를 개발하고자 한다. 대상 및 방법: ${\ulcorner}$하나로${\lrcorner}$ 연구로를 이용하여 금속 stent 외부를 $^{166}Ho$ 동위원소가 함유된 원통형의 방사성슬리브로 덮어 씌운 방사성 stent 어셈블리($^{166}Ho$-SA)를 전 방사능화법과 후 방사능화법에 의하여 제조하였다. 결과: 폴리우레탄 :매트릭스 내에 함유되어 있는 $^{165}Ho(NO_3)_3$ 및 $^{166}Ho(NO_3)_3$의 분포도를 전자현미경 사진과 자가방사기록법으로 확인한 결과 이들 화합물이 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있었다. 식도의 구조적 특성을 고려한 전산용 기하학적인 모델을 개발하여 식도벽에 전달되는 흡수선량을 평가하였다. 본 연구에서 개발된 방사성 stent를 황견을 대상으로 식도부위에 삽입한 결과 육안적으로 점막층의 함몰이 일어나 식도내강이 넓어짐을 확인할 수 있었다. 결론: 금속 stent 외부에 $^{166}Ho$ 동위원소가 함유된 얇은 원통형 sleeve를 덮어씌워 균일한 방사선을 방출할 수 있는 방사성 stent를 개발하였으며, 이를 좁아진 식도부위에 삽입하면 물리적 압력에 의한 식도 내강의 확장과 함께 서서히 방사선 효과에 의해 종양괴사를 유도함으로 시간이 지남에 따라 종양 크기의 증대에 의한 이차적 폐쇄를 현저히 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.

Purpose: Esophageal cancer patients have a difficulty in the intake of meals through the blocked esophageal lumen, which is caused by an ingrowth of cancer cells and largely influences on the prognosis. It is reported that esophageal cancer has a very low survival rate due to the lack of nourishment and immunity as the result of this. In this study a new radioactive stent, which prevents tumor ingrowth and restenosis by additional radiation treatment, has been developed. Materials and Methods: Using ${\ulcorner}HANARO{\lrcorner}$ research reactor, the radioactive stent assembly ($^{166}Ho$-SA) was prepared by covering the metallic stent with a radioactive sleeve by means of a post-irradiation and pre-irradiation methods. Results: Scanning electron microscopy and autoradiography exhibited that the distribution of $^{165/166}Ho\;(NO_3)$ compounds in polyurethane matrix was homogeneous. A geometrical model of the esophagus considering its structural properties, was developed for the computer simulation of energy deposition to the esophageal wall. The dose distributions of $^{166}Ho$-stent were calculated by means of the EGS4 code system. The sources are considered to be distributed uniformly on the surface in the form of a cylinder with a diameter of 20 mm and length of 40 mm. As an animal experiment, when radioactive stent developed in this study was inserted into the esophagus of a Mongrel dog, tissue destruction and widening of the esophageal lumen were observed. Conclusion: We have developed a new radioactive stent comprising of a radioactive tubular sleeve covering the metallic stent, which emits homogeneous radiation. If it is inserted into the blocked or narrowed lumen, it can lead to local destruction of the tumor due to irradiation effect with dilatation resulting from self-expansion of the metallic property. Accordingly, it is expected that restenosis esophageal lumen by the continuous ingrowth and infiltration of cancer after insertion of our radioactive stent will be decreased remarkably.