Interstitial Photodynamic Therapy (PDT) Set-up for Treating Solid Tumor Using Laser Diode

레이저 다이오드를 이용한 고형암 치료를 위한 간질성 광역학 치료법 개발

Photodynamic therapy (PDT) is one of the expectable current cure operation methods. Tumor tissue is treated by abundant oxygen in a body and generated singlet or free radical from exterior laser diode and photosensitizer. Current problem of PDT is the low penetration power of the light beam in a deep seated large tumor and solid tumor thus results in low treatment outcome. In the study, we tried to develop interstitial photodynamics therapy treatment to solve this problem. As the accurate determination of light dosimetry in biological tissue is one of the most important factors affecting the effectiveness of PDT, parameters used in this study are the optical property of biological tissue. Since biological tissues have large scattering coefficient to visible light the penetration depth of a biological tissue in visible light region is only $15\~20$ mm. We showed that it is possible to measure fluence rate and penetration depth within the biological tissues by Monte Carlo simulation very well. Based on the MC simulation study, the effectiveness of interstitial photodynamic therapy on tumor control in solid tumor was proved through in vivo animal experiment.

암치료에 사용되고 있는 광역학 치료는 환자에게 광민감제를 투여하고 다이오드 레이저(630 nm)를 조사하여 생성되는 단일상태 산소와 자유 라디칼에 의해 암조직을 괴사시키는 치료방법이다. 현재 광역학 치료의 문제점은 부피가 큰 종양이나 고형암에서는 빛이 종양전체를 투과할 수 없으므로 광역학 치료의 효과가 떨어지는 것이다. 따라서 이 문제를 해결하기 위하여 간질성 광역학 치료법을 개발하고자 한다. 생체조직내의 정확한 광선량 측정이 간질성광역학치료의 효과에 매우 중요한 영향을 주므로, 실험 연구에 사용된 계수는 실제 생체조직의 광학 계수이다. 생체조직 대부분은 가시광선영역에서 큰 산란계수를 가지며, 투과 깊이에 많은 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 가시영역에서의 인체조직의 투과깊이는 약 $15\~20mm$이었다. 몬테칼로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)을 이용하여 생체조직내의 광전파, 광선량, 에너지율, 투과깊이를 잘 측정할 수 있음을 알았다. 그리고 이 시뮬레이션 결과를 가지고 고형암에 간질성 광역학 치료를 하여 치료효과를 확인하였다.