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방사선치료의 이해

방사선이란

방사선은 에너지를 가진 입자 혹은 파동의 흐름이 공간이나 매질을 통해 전파되는 것을 의미합니다. 방사선은 그것이 발생하는 근원에 따라 두 종류로 나뉘는데, 태양, 땅, 음식물, 우주 등에서 나오는 가시광선, 적외선 등과 같은 자연 방사선과 가전 제품, 진단용 X-선 장치, 암치료 장비 등에서 발생하는 인공 방사선이 있습니다. 이 중 방사선 치료에 이용되는 전리 방사선은 에너지가 충분히 커서 어떤 물질에 흡수되면 물질의 이온화를 유발시킬 수 있는 방사선을 말하며, 대체로 고에너지 방사선을 의미합니다.

방사선의 종류

전자기 방사선

광자로 이루어져 있으며 대표적인 예로는 감마선, X-선, 자외선, 가시광선, 적외선, 전자파, 라디오파 등이 있습니다.

입자 방사선

전자선, 양성자선, 중성자선, 중전하 입자 등이 있습니다.

이중에서 감마선, X-선, 전자선, 양성자선, 중성자선이 암 치료에 많이 사용되고 있습니다.

전자기 방사선의 예 - 전자기 방사선은 광자로 이루어져 있고 그 예로 감마선, X-선, 자외선, 가시광선, 적외선, 전자파, 라디오파 등이 있습니다.

[ 전자기 방사선의 예 ]

엑스선 발생 장치의 예 - 엑스선은 우리의 몸을 쉽게 뚫고 지나가는 투과력이 있기 때문에 질병의 진단이나 치료 목적으로 폭넓게 사용되고 있습니다.

[ 엑스선 발생 장치의 예 ]

방사선 치료의 기전

방사선을 세포에 조사하면 방사선이 세포의 생존에 필수적인 기관인 DNA(Deoxyribo Nucleotic Acid : 모든 생물체의 유전물질)와 세포막에 직접 혹은 간접적으로 작용하여 세포를 죽이는 것으로 알려져 있습니다.

방사선을 받은 세포는 대부분 그 이후에 세포 분열을 할 때 죽고, 일부 세포는 세포가 노화되어 정상적으로 수명을 다하는 세포 사멸(Apoptosis)이라는 과정을 통해 죽게 됩니다.

방사선 조사를 받으면 정상 조직과 암 조직에서 모두 방사선으로 인한 장애를 일으키게 됩니다. 정상 조직은 어느 정도의 시간이 지나면 장애로부터 회복되지만, 종양 조직은 어느 정도 기간 동안 충분한 회복이 불가능합니다. 그러므로 이를 고려해 하루에 180~200cGy씩 장기간 분할 치료를 하면 정상 조직의 방사선 장애를 최소화하면서 종양 조직의 파괴는 높여 효율적인 치료가 가능하게 됩니다.

방사선 치료의 예 -  방사선을 세포에 조사하면 방사선이 세포의 DNA와 세포막에 직•간접적으로 작용하여 암세포를 죽이는 것으로 알려져 있습니다.

[ 방사선 치료의 예 ]

방사선 치료의 종류

암 치료에서 방사선 치료의 목표는 정상 세포를 최대한 보호하면서 모든 유해한 암세포를 파괴하는 것입니다.

방사선 치료의 목적은 암의 치료에 있습니다. 그러나 때로는 치료가 더 이상 가능하지 않을 때 환자의 증상을 완화시키거나, 또는 암 성장을 억제시키기 위해 이용되기도 합니다. 치료 목적과 치료 방법에 따른 방사선 치료 분류는 다음과 같습니다.

치료 목적에 따른 분류
치료 방법에 따른 분류

특수 방사선 치료의 개요

최근 들어 정상 조직의 손상을 최소화하면서 종양 세포에 대해서만 선택적으로 방사선 치료의 효과를 높이려는 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다. 기존의 방사선 치료에서는 방사선이 암세포뿐만 아니라 방사선에 노출된 정상 조직도 파괴하여 이로 인한 후유증이 있었습니다. 그러나 최근에는 CT(전산화단층촬영)나 MRI(자기공명영상)의 첨단 영상과 컴퓨터를 활용하여 종양의 위치, 크기 및 모양을 입체적으로 재구성하여 정상 조직은 가능한 보존하고 종양 세포에만 집중적으로 방사선을 조사하는 특수 방사선치료가 이루어지고 있습니다.

특수 방사선치료가 발달함에 따라 이를 기존의 다른 암치료 방법과 함께 사용하여 암이 발생한 장기를 상실하지 않으면서도 비슷한 수준의 완치율을 얻을 수 있게 되었으며, 통증과 출혈 없이 뇌종양 수술을 하는 것도 가능하게 되었습니다. 특수 방사선 치료의 대표적인 예로는 3차원 입체조형 방사선치료, 정위적 방사선수술, 강도변조 방사선치료 등을 들 수 있습니다.

3차원 입체조형 방사선 치료

3차원 입체조형 방사선치료란

입체조형 방사선치료는 일반적인 방사선 치료에 비해 한 차원 높은 단계의 치료라고 할 수 있습니다. 일반적인 방사선치료는 치료의 계획과 작업이 2차원적이라 종양 세포 외에 정상 조직에도 영향을 주게 됩니다. 입체조형치료는 치료부위 내의 정상 조직을 제외하고 종양이 있는 부위에만 방사선이 들어가도록 하여 치료의 효과를 높이면서 정상 조직을 가능한 보존하기 위한 치료 방법입니다.

3차원 입체조형 방사선치료의 원리

최근에는 컴퓨터와 방사선치료 기기의 발달로 환자로부터 얻은 CT(전산화단층촬영)나 MRI(자기공명영상)의 진단 영상들을 첨단 전산화된 소프트웨어를 이용하여 입체적으로 분석하는 것이 가능하게 되었습니다. 3차원 입체조형 방사선치료 시에도 이를 이용하여 종양 부위와 정상 장기들을 입체적으로 정확하게 재구성하고, 방사선을 쪼여주는 종양 부위의 위치와 방향을 역시 입체적으로 조절하여 결정하게 됩니다. 즉, 주변의 정상 조직을 최대한 보호하면서 종양 부위에만 방사선이 조사되도록 하여, 종양의 모양과 거의 같은 방사선 분포를 갖는 3차원적 치료가 가능하게 되었습니다. 이런 3차원 방사선 치료를 하기 위해서는 3차원 입체 치료계획용 컴퓨터와 방사선 조사에서 바라본 인체 내부 구조(beam's eye view)를 3차원적 영상으로 재구성 할 수 있게 해 주는 입체조형 모의치료기, 입체조형 치료가 가능한 선형가속기 등이 필요합니다.

보편적인 방사선치료는 1~4개 정도의 동일 평면 조사면을 사용하는 반면 3차원 입체조형치료는 4~10개 정도의 동일 또는 비동일 평면의 조사면을 사용합니다. 따라서 치료 시간이 좀 더 많이 소요되나 정상조직에 조사되는 방사선량을 극소화시킬 수 있으므로 부작용을 최소화 할 수 있고, 궁극적으로는 종양 부위에 더 많은 양의 방사선을 조사할 수 있어 치료 효과, 즉 암의 완치율을 극대화 할 수 있습니다.

3차원 입체조형 방사선치료의 적응증

3차원 입체조형 방사선치료는 신체의 거의 모든 부위에 생기는 종양들에 적용이 가능하며 특히 뇌종양, 두경부종양, 폐암을 비롯한 흉부종양, 간암 담도암 및 전립선암을 포함한 골반 부위의 종양들에서 방사선 치료로 인한 부작용의 위험을 현저히 낮출 수 있는 방법으로 인정되고 있습니다.

3차원 입체조형 방사선 치료의 예 - 진단영상으로 사용되는 CT나 MRI를 이용하여 입체적으로 분석하여 종양부위를 정확하게 재구성할 수 있는 치료입니다. 적응증으로는 특히 뇌종양, 두경부종양, 폐암을 비롯하여 간담도 및 골반 부위의 종양 등 다양하게 적용됩니다.

[ 3차원 입체조형 방사선 치료의 예 ]

정위적 방사선 수술

정위적 방사선수술이란

정위적 방사선수술이란 최첨단 선형가속기가 발생시키는 방사선을 이용하여 두개강 내 및 두경부 내의 병소 치료 시 두개골을 잘라내지 않고 정위적(입체적)으로 매우 정확하게 파괴하는 안전하고 비침습적인 치료방법을 말합니다. 또한 종래의 뇌수술 시 필연적으로 따르던 위험이나 합병증을 최소화하면서 수술과 동등한 혹은 더 나은 치료 효과를 얻을 수 있는 획기적인 최첨단 무혈 방사선수술방법입니다.

정위적 방사선 수술의 예 - 정위적 방사선수술은 뇌수술 시 필연적으로 따르던 위험이나 합병증을 최소화하면서 수술과 동등한 혹은 더 나은 효과를 얻을 수 있습니다. 이는 최첨단 선형가속기가 발생시키는 방사선을 이용하여 두개강 내 및 두경부 내의 병소 치료 시 두개골을 잘라내지 않고 매우 정확하고 입체적으로 파괴시키는 안전하고 비침습적인 방법이기 때문입니다.

[ 정위적 방사선 수술의 예 ]

정위적 방사선수술의 종류

정위적 방사선수술을 할 수 있는 장비로는 정위 방사선 수술용 콘(cone)을 장착하거나 미세 다엽 콜리메이터를 장착한 선형가속기, 감마 나이프, 사이버 나이프 등이 있습니다.

강도 변조 방사선 치료

강도변조 방사선치료(IMRT: Intensity Modulated Radiotherapy)란

강도변조 방사선 치료는 방사선 차폐 장치인 다엽 콜리메이터를 컴퓨터로 정밀하게 조절하여, 방사선 조사 범위를 수백 개의 조각으로 나누어 개별적으로 선량을 조사하는 방식의 최첨단 방사선치료 방법입니다. 이러한 방식으로 기존의 3차원 입체조형 치료보다 더욱 정밀한 방사선치료가 가능하며, 정상 조직에 나타나는 부작용을 최소화할 수 있습니다.

강도변조 방사선치료의 원리

강도변조 방사선치료는 치료 계획, 치료, 치료 검증 등 치료의 전 과정에서 고도의 정밀성이 요구되며 모든 치료 과정은 컴퓨터로 분석된 데이트를 바탕으로 이루어집니다. 마치 화가가 정밀한 그림을 그리듯 방사선량을 조절할 수 있어 암 부위만 집중적으로 치료하는 것이 가능합니다. 그러므로 강도 변조 방사선 치료는 기존 방사선 치료에 비해 방사선 치료로 인한 부작용 발생은 최소화하면서 암의 완치율을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다.

강도변조 방사선치료의 적응증

강도변조 방사선치료는 암 부위에 특이적으로 방사선량을 많이 조사할 수 있으므로 모든 종양이 대상이 되지만, 치료가 복잡하여 치료준비 및 치료시간이 오래 걸리고, 치료비가 매우 비쌉니다. 따라서 기존 방사선치료에서 심각한 부작용이 나타나는 경우가 특히 강도변조 방사선치료의 대상이 되고 있습니다.