여기서 바로잡을 오해가 있다. 흔히 PET를 CT나 MRI보다 더 정밀한 사진으로 이해한다. 그러나 PET는 해상도를 높인 검사가 아니다. CT와 MRI가 뇌의 모양을 본다면, PET는 그 안에 쌓인 물질 자체를 본다. 사진의 선명함으로 우열을 가릴 검사가 아니다.
그렇다면 눈에 보이지 않는 물질을 어떻게 찾아낼까? 알츠하이머 치매를 일으키는 베타아밀로이드에 선택적으로 결합하는 물질에 방사성동위원소를 붙여 환자의 몸에 주입한다. 약물은 뇌로 이동해 원인 물질이 쌓인 자리에 달라붙는다. 표적이 있는 자리에만 표시가 남는 셈이다.
표시를 만드는 것은 양전자다. 주입된 동위원소는 원자핵이 불안정해 안정을 찾아가는 과정에서 양전자를 몸속으로 내보낸다. 원자는 핵과 전자로 이루어져 있고, 그중 전자는 음(-)의 전하를 띤다. 양전자는 이 전자와 질량은 같지만 전하만 반대인 양(+)의 입자다. 이런 짝을 반입자라고 부른다. 이름은 낯설어도 최근에 밝혀진 것은 아니다. 1928년 영국의 물리학자 폴 디랙이 계산만으로 그 존재를 예측했고, 1932년 미국의 칼 앤더슨이 실험을 통해 실제로 관측했다.
몸속으로 나온 양전자는 주변의 전자와 만나 순식간에 소멸한다. 두 입자는 사라지면서 자신들의 질량을 온전히 에너지로 바꾸고, 그 에너지가 두 갈래의 빛이 되어 서로 정반대 방향으로 뻗어 나간다. 이 빛은 투과성이 높아 몸을 통과해 밖으로 빠져나온다. 환자가 누워 있는 둥근 PET 장비는 사방에서 이 빛을 붙잡아 두 갈래를 짝지은 뒤, 빛이 생긴 지점을 계산한다. 그렇게 원인 물질이 뇌의 어느 부위에 얼마나 쌓였는지가 선명한 영상으로 나타난다.
비유하자면 CT와 MRI는 산의 지형도를 그리는 검사다. 능선과 골짜기는 정밀하게 담기지만, 그 안에 있는 조난자는 지도에 나타나지 않는다. PET는 조난자가 직접 쏘아 올린 신호탄을 보고 위치를 찾는 검사다. 밖에서 비춰 보는 것이 아니라, 찾으려는 대상이 있는 자리에서 신호가 올라온다.
이 원리가 바꾼 것은 확인의 시점이다. 과거에는 뇌에 쌓인 베타아밀로이드를 사후 부검으로만 확인할 수 있었다. 지금은 환자가 살아 있는 상태에서 확인할 수 있다.
검사의 이름과 원리는 낯설어도 판단의 기준은 단순하다. 뇌의 모양을 봐야 할 때와 뇌 안에 쌓인 물질을 봐야 할 때 사용하는 검사는 각각 다르다. 무엇을 확인할지가 먼저 정해진 뒤에 검사가 결정된다. 수십 년 전 한 물리학자의 머릿속에서 시작된 양전자가 지금은 치매 환자와 가족에게 뇌의 상태를 보여주고 있다. 검사의 목적을 알고 나면 의사가 그 검사를 권하는 이유도 함께 이해할 수 있다.
이상범 대한신경과의사회 공보부회장 (서울신내의원 원장)
