방사선 수술이란?

방사선 수술이란?

From Dr Shin Spine Clinic

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방사선수술이란?

방사선수술 (radiosurgery) 이란 방사선을 정밀하게 한 곳으로 모아 종양이나 혈관기형을 태우는 방법이다. 방사선수술을 무혈 수술이라고 하는 것은 칼로 째지 않고 치료하면서 수술처럼 한 번에 종양을 파괴할 수 있기 때문이다. 이 방법은 뇌와 척추의 종양과 혈관기형 및 삼차신경통 에 사용되고 있으며 적용 범위가 확대되고 있다. 다른 말로는 광자빔 수술, 정위 방사선수술, 정위 방사선치료 등으로 불린다.

방사선수술이란 고선량의 방사선을 정위적인 방법으로 병변에만 정확하게 일회 조사하는 것을 말한다. 최근에는 수 회 정도로 저분할하여 조사하는 것도 방사선수술 범주 내에 포함시켜 그 개념이 확대되고 있다. 방사선수술은 Leksell에 의해 감마나이프로 신경외과에서 가장 먼저 시작되었지만 여러 가지 한계로 10년 전까지만 해도 두경부를 벗어나서 사용되지는 못했다. 최신형 감마나이프 장비도 아직까지 경추 아래로는 치료가 불가능한 실정이다. 그러나 소형화된 선형가속기를 gantry나 robot arm에 부착한 다양한 형태의 방사선수술 장비가 개발되면서 방사선수술의 대상이 전체 몸으로 확장되기에 이르렀다.

척추정위수술은 1920년 Clarke가 자신이 개발한 stereotactic frame을 사용하여 척수에 전극을 삽입한 것이 처음이지만 척추방사선수술은 1995년에 이르러서야 Hamilton이 척추 후궁에 stereotactic frame을 고정하고 척추방사선수술을 시행한 것이 처음이다(Gildenberg 1988; Hamilton, Lulu et al. 1995). 그러나 이 방법은 전신 마취가 필요하고 호흡에 의한 척추 움직임이 발생하지만 보정이 불가능하여 현재는 사용되지 않는다. 이렇듯 척추정위수술은 일찍히 소개되었지만 척추방사선수술의 개발이 늦어진 것은 척추에 사용할 수 있는 편리한 stereotactic frame이 없고, 척추 자체가 움직이는 구조이며, 호흡 운동에 영향을 많이 받기 때문이었다(Gerszten and Ryu 2009).

그러나 최근에 stereotactic frame이 없이도 척추 병변을 정확하게 추적할 수 있는 영상 기술, 주변의 정상 조직을 최대한 피하면서 병변 조직에 방사선을 집중할 수 있는 조준장비와 소프트웨어, 환자의 움직임을 실시간으로 추적하여 보정할 수 있는 장비가 개발되어 척추방사선수술이 가능하게 되었다. 이러한 척추방사선수술은 척수 및 주변 장기는 피하고 병변에 선량을 집중할 수 있어 치료가 일회 또는 수회 미만으로 종결되므로 거동이 불편하거나 여러가지 내과적 질환이 동반된 종양 환자에게 큰 도움이 될 것으로 기대된다.


분할 방사선치료

종양의 방사선수술법은 한 번의 고단위 방사선을 쏘이는 방사선수술과 여러 번에 걸쳐 나누어 쏘이는 분할 방사선치료로 나눌 수 있다. 분할 방사선치료는 방사선수술의 조사량과 비슷하지만 적게 나누어 여러 차례에 걸쳐 쏘인다는 점이 다르다. 분할 방사선치료는 정상 세포가 회복될 기회를 더 잘 주게 되어 특수한 경우에 정상 조직을 최대한 보존하기 위하여 사용된다. 예를 들면 청신경 근처의 종양을 치료하는 경우 청력을 보전하기 위하여 사용될 수 있다. 주치의께 종양의 크기와 위치에 따라 최선의 치료 방법을 추천받아야 한다. 뇌에 분할 방사선치료를 할 때는 마스크를 맞추어 치료 중에 착용하게 된다.


척추방사선수술의 종류

① Conformal beam
주형 블록 (molded block) 이나 미세다엽시준기 (micro multileaf collimator, mMLC) 를 이용하여 빔을 병변에 맞게 성형한 다음 필드와 gantry를 움직이지 않고 조사하는 방법이다. 필드를 많이 사용하면서 non-coplanar형태로 조사하는 경우 정상 조직에 영향을 덜 주면서 conformity를 높일 수 있다.

② Conformal arc
앞서 언급한 conformal beam을 arcing technique을 이용하여 조사하는 방법이다. 필드는 고정되어 있지만 gantry를 움직여 조사하게 된다.

③ Dynamic arc
Gantry가 회전하는 동안 mMLC가 끊임없이 움직이면서 모양을 잡아주어 조사하는 방법이다. Conformity가 우수하여 정상 조직에 영향을 덜 줄 수 있다. 두개강내 병변에 적합하며 두개강 외의 경우 움직일 수 있는 arc의 범위가 제한을 받아 사용이 제한될 수 있다.

④ Intensity modulated radiation therapy (IMRT)
IMRT는 빔의 세기를 병소 농도에 비례하게 가중치를 두고 설계하여 조사하는 방법이다. 목표 병변과 주변 중요 기관을 고려하여 원하는 선량 분포를 먼저 계산한 다음 필드와 빔의 세기를 결정하는 역설계 (inverse planning) 기법을 이용한다. 빔의 모양 뿐만 아니라 세기가 gantry가 돌아가는 동안 변하게 된다. 척추방사선수술 기법 중 가장 발전된 형태이며 정상 조직의 최소 피해와 종양 조직의 최대 파괴를 이룰 수 있다.


선형가속기를 이용한 방사선수술 장비

소형화된 선형가속기를 방사선수술에 이용하는 것으로 6Mev 에너지가 가장 많이 이용되고 있다. 선형가속기를 gantry에 부착한 노발리스, robot arm에 부착한 사이버나이프, CT 장비와 융합시킨 토모테라피가 있다. 노발리스는 mMLC와 부채꼴의 arc를 이용하여 조사하는 반면 사이버나이프는 circular collimator와 robot arm을 이용하여 다양한 각도에서 중심점을 이용하지 않는 non-isocentric 방법으로 조사한다. 토모테라피는 CT와 융합되어 있어 치료 전 종양 위치를 실시간 확인하고 영상 유도 방사선 치료를 시행하게 된다.

 

입자선 방사선치료 (particle beam radiotherapy)

양성자빔과 같은 입자선을 이용하는 방법으로 Bragg peak effect라는 특징적인 방사선량 분포를 이용한다. 양성자 빔의 경우 일정 거리에 에너지가 집중되어 에너지 소실이 적고 산란이 적은 특징이 있으며 X 선에 비해 hypoxic cell이나 late S phase에 있는 세포에 보다 치명적이다. 투자 비용이 매우 높은 것이 단점이다.

결론

척추방사선수술은 효용성과 안전성이 검증되고 있으며 환자의 삶의 질을 향상시킨다고 보고되고 있다. 척추방사선수술은 척추종양의 새로운 치료법으로 그 상용이 널리 확대될 것으로 기대된다. 척추종양은 임상양상이 다양할 뿐만 아니라 종양의 특성상 내과적 문제를 포함하고 있는 경우가 많고 환자에게는 사회경제적 문제가 발생하게 된다. 따라서 전인적 치료에 목표를 두어야 하며 의사, 간호사, 물리치료사, 코디네이터, 사회사업가 등이 팀을 이루어 접근하여야 한다.

 

<요약 정리>

  • 방사선수술의 장점:한 번으로 치료가 종료되어 간편함
  • 분할 방사선치료의 장점:강한 방사선을 나누어 조사하여 안전함

<관련 논문>

  • Shin DA, Huh R, Chung SS, Rock J, Ryu S (2009) Stereotactic spine radiosurgery for intradural and intramedullary metastasis.Neurosurg Focus27(6):E10