감마나이프 방사선 수술 의미, 정의, 뜻, 적응증

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감마나이프 방사선 수술 의미, 정의, 뜻, 적응증

감마나이프 방사선 수술_1

감마나이프 방사선 수술_2

감마나이프 방사선 수술 의미, 정의, 뜻

1. 정위적 방사선 수술의 개념

우선 [방사선 수술]은 에너지를 전파하는 물질 혹은 방식의 하나인 방사선을 사용해서 종양을 치료한다는 점에서 [방사선 치료]의 일종으로 볼 수 있습니다. 그러나, 보통 방사선 치료라고 한다면, 통상적 방사선 치료를 의미하는 것으로, [방사선 수술]과는 치료 방법에서 큰 차이가 있습니다.

통상적 방사선 치료는 치료의 목표가 되는 종양에 대한 치료 효과를 높이고, 방사선에 노출된 정상 조직의 부작용을 최소화하기 위하여, 낮은 선량의 방사선을 여러 번에 걸쳐 나눠서 조사하는 방식을 사용합니다. 이를 분할이라 합니다. 그러므로, 악성 종양인 암에 대한 통상적 방사선 치료는 1주일에 5회씩 방사선 치료를 실시하는 방식을 5-8주에 걸쳐 실시합니다.




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그러나, [방사선 수술]은 높은 선량의 방사선을 1회, 한 번 조사해서, 하루에 치료가 끝난다는 점에서 통상적 방사선 치료와 차이가 있습니다. 돋보기를 사용해서 햇빛을 한 곳에 집중해서 불을 만들 수 있을 정도의 높은 에너지를 얻는 것과 동일한 식으로, 낮은 선량의 방사선들이 다양한 방향에서 종양에 집중되도록 합니다.

그리고, 방사선이 집중되는 종양에는 높은 방사선량을 조사하고, 주위 정상 조직에 대한 방사선의 영향은 최소화할 수 있도록 고안된 치료 방식입니다.




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방사선을 사용해서 수술적 절제술과 비슷한 효과를 볼 수 있다는 점에서, 방사선 수술이라는 이름을 붙인 것으로 알려져 있습니다. 하지만, 수술적인 절제술처럼 치료 뒤, 종양을 바로 없앨 수 있는 것은 아니고, 종양에 대한 치료 효과가 장기적으로 수술적인 절제술과 유사하다는 의미로 해석해야 합니다.

그러므로, 1회를 초과해서 방사선 치료가 실시되면, 개념적으로는 통상적 방사선 치료의 영역에 포함되는 것으로 봐야합니다. 그러나, 1950년대 초에 방사선 수술 기법이 고안되서, 1970년대와 1980년대를 거치면서, 방사선 수술의 치료 효과가 우수한 것이 밝혀지면서, 기존의 통상적 방사선 치료 기법에서 분할 횟수를 낮추고, 종양에 대한 치료 효과를 높이며, 정상 조직에 대한 부작용을 낮추려는 시도를 하게 되었습니다.

그 결과, 3-5회에 걸쳐 나누어 치료하는 방식의 방사선 치료가 요즘 많아지고 있는데, 이는 낮은 선량의 방사선을 보통 수십회에 걸쳐 나눠서 조사하는 방식의 통상적 방사선 치료보다는 상대적으로 높은 선량의 방사선을 단기간에 조사한다는 점에서 [방사선 수술] 쪽에 더 가까운 치료 개념으로 받아들여 지고 있으므로, 넓은 의미의 [방사선 수술]에 포함시키고 있는 경향입니다.




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여기서, [정위]라는 말은 위치를 정한다는 의미로, 3차원 공간인 신체에 외부 혹은 내부의 기준점을 사용해서 좌표를 설정함으로써, 치료 목표인 종양의 명확한 위치를 좌표로 변환하게 되는 일련의 과정을 의미합니다. 이를 통하여, [방사선 수술] 장비에서 좌표로 변화된 종양의 명확한 부분에 방사선을 조사할 수 있게 됩니다.

[방사선 수술]이 통상적으로 종양에 좌표를 설정하는 [정위]의 과정을 거쳐 치료가 진행되기에, [전위적 방사선 수술]이라고 부르는 것이 명확한 표현이나, 편의상 [방사선 수술]이라고 줄여 부르기도 합니다.




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2. 감마나이프 방사선수술의 역사

스웨덴의 신경외과 의사인 라스 렉셀은 1951년에 한 편의 논문을 발표합니다. 이 논문에서 그는 머리에 반원 형태의 틀을 고정하고, 그 틀에 X-선 발생장치를 연결하는 방식으로, 조양이나 뇌 질환을 치료하는 방법의 가능성을 소개하는 것이었습니다.

그 틀을 앞뒤로 회전시키고, X-선 발생 장치를 틀을 따라 좌우로 이동시키면, 머리의 어느 방향에서나 원하는 뇌의 목표 부분에 방사선을 전달할 수 있었습니다.

이 방식은 기존 머리의 피부와 머리 뼈를 절개한 뒤, 바늘 형태의 전극을 뇌의 특정 목표에 위치시키고, 전극을 통하여 그 목표 부분에 전류가 흐르도록 해서 뇌 조직을 부분적으로 파괴함으로써, 수전증 등을 치료하던 [기능 신경외과 수술]을 [방사선 수술]로 대체할 가능성을 보여주는 것이었습니다.




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머리를 열지 않고, 방사선이라는 에너지를 뇌에 직접 전달하는 방식으로 원하는 뇌 조직을 부분적으로 파괴할 수 있을 뿐만 아니라, 이런 방식을 반복함으로써 뇌종양에 대해서는 기존의 방사선 치료는 물론 수술적 절제에 준하는 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대하였습니다.

이 부분에서 [방사선 수술]이 통상적 방사선 치료와 다르게 1번에 높은 방사선량을 조사하게 된 이유였습니다. 이를 이해하기 위해서는 방사선 생물학을 알아야 합니다.




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성장을 아주 빠르게 하는 악성 종양의 경우에는 종양 세포를 방사선을 사용해서 치료하는데, 낮은 방사선량을 여러 번 나눠서 주는 것이 더 효과적이나, 정상 뇌조직으로 구성되어있고 기능에 이상이 생긴 뇌의 특정 부분을 방사선을 사용해서 파괴하기 위해선 1번에 아주 많은 방사선량을 사용하는 것이 더 효과적이었기 때문입니다.

그러므로, 방사선을 사용해서 정상 뇌 조직의 일부를 파괴하는 것을 기본적 목표로 한 것이 [방사선 수술]이었기에, 통상적 방사선 치료와는 완벽히 다른 방식을 적용할 수 밖에 없었던 것입니다.

머리의 피부와 머리 뼈를 통과해서, 뇌의 깊은 곳에도 충분한 에너지를 전달하기 위해서는 당시의 기술로는 초음파나 X-선 으로는 목적을 달성할 수 없기에, 그보다 높은 에너지를 지닌 감마선과 입자선을 사용한 시험과 치료 기구의 개발을 계속하게 됩니다.




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1960년대 초에 양성자를 사용한 방사선 수술 장비가 개발되었지만, 양성자를 만들기 위한 입자가속기를 병원마다 설치하는 것이 불가능하였기에, 현실적으로 병원마다 설치할 수 있는 간결한 형태의 방사선 발생 및 치료 장비를 개발하고자 하였습니다.

그 결과 1967년 감마나이프라는 방사선 수술 장비의 초기 모델을 개발하게 됩니다. 감마선이라는 방사선을 사용해서 칼을 가지고 실시하는 수술적 절제에 버금가는 효과를 낼 것으로 기대해서, 감마나이프라고 이름 지었다고 합니다.

이 장비는 감마선을 방출하는 방사성 동위원소인 코발트-60을 반구의 201곳에 고정해서 설치하고, 여기에 각각 원뿔 형태의 조준기가 연결되서 반구의 중심에 201곳으로부터 나오는 감마선이 집중되는 구조를 지니고 있었습니다. 이 조준기에 환자가 치료 전에 머리에 쓰게 되는 렉셀 프레임이라는 틀을 연결해서 고정하면, 원하는 뇌의 특정 부분에 명확히 감마선을 조사할 수 있도록 고안되었습니다.




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당시에는 영상 기술이 발달하지 않아, 치료 목표가 되는 뇌의 특정 부분은 렉셀 프레임을 쓴 상태에서 머리뼈 X-선 영상 혹은 공기뇌조영술을 사용해서, 그 영상 위에 틀을 기준으로 한 좌표를 일일히 기입하는 방식을 통하여 설정할 수 있었습니다.

그 뒤, 감마나이프 방사선 수술은 각종 뇌 종양과 뇌혈관 질환 및 기능성 뇌질환의 치료법으로 적용되었습니다. 그 치료 결과는 실제로 아주 우수해서, 당시의 수술적 절제술에 필적하거나 그보다 더 뛰어난 치료 성적을 나타냈습니다. 이런 상황에서 1970년대와 1980년대를 지나며 CT와 MRI가 개발되면서, 뇌 영상 기술이 획기적으로 발전해서, 치료 목표인 뇌 종양과 뇌 구조물을 더 확실히 체크할 수 있게 되었습니다.

그리고, 감마나이프 치료 장비의 자동화 및 전산화를 통해, 방사선 수술의 명확도를 획기적으로 개선시킬 수 있었습니다. 이를 통하여, 감마나이프 방사선 수술의 오차 범위는 1mm 이하로 아주 높은 명확도를 유지하며 치료를 실시할 수 있었습니다.




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실제 치료 환자 사례와 학술적 연구를 통하여 치료 효과의 우수성이 입증되면서, 1990년대 초 아시아와 북미 등 다양한 국가에서 감마나이프를 도입하기 시작하였고, 지금은 전 세계 340여대의 감마나이프가 운영되고 있습니다. 전 세계적으로 총 누적 치료 환자수는 100만명을 넘었고, 매년 8만명 이상의 환자들이 감마나이프 방사선 수술로 치료를 받고 있는 것으로 알려져 있습니다.

한국에는 1990년 감마나이프가 처음 도입되었고, 지금은 20개의 병원에서 감마나이프 방사선 수술을 실시하고 있습니다.

감마나이프 장비는 1990년대와 200년대 계속해서 자동화를 기반으로 한 업그레이드가 진행되서, 새로운 모델이 계속해서 개발되었습니다. 지그믄 192개의 코발트-60을 지니는 원뿔 형태의 조준기로 변형되었고, 환자들에게 치료 과정에서 제일 큰 불편감의 원인이었던, 렉셀 프레임을 머리 뼈에 고정하지 않고도 치료를 할 수 있는 형태인 감마나이프 ICON이 최신 모델로 개발되었습니다.




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이런 역사적 배경으로, 감마나이프가 방사선 수술의 대명사처럼 받아들여지고 있으나, 감마나이프 방사선 수술의 성공을 계기로, 이와 비슷한 방사선 치료를 실시할 수 있는 장비들이 1990년대에 개발되었고, 사이버나이프와 노발리스 등의 장비도 방사선 수술을 실시할 수 있습니다.




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감마나이프 방사선 수술 치료 적응증

보통 감마나이프 방사선 수술은 머리 부분과 일부 상부 경추까지 감마선이 닿을 수 있는 부분에 있는 대다수의 종양이나 뇌혈관 질환에 적용할 수 있습니다. 그러나, 각 종양의 방사선에 대한 특성이나 주변 뇌시경 등 주요 구조물과 상대적 위치 관계 등에 따라 수술적 절제, 통상적 방사선 치료 등을 함께 고려해서, 어떤 치료가 더 효과적일지 판단하는 것이 아주 중요합니다.

감마나이프 방사선 수술은 대다수의 경우, 전신마취를 필요치 않고, 치료 시간이 보통 2-3시간 안쪽으로 짧아, 고령의 환자에게 내과적 문제로 인해 전신마취의 위험성이 많거나, 수술적 절제가 힘든 때에도 안전히 치료할 수 있는 방법입니다. 감마나이프 방사선 수술은 치료 목표인 뇌혈관의 기형이나 종양의 크기가 작을수록 그 효과가 아주 좋습니다.




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충분한 방사선량을 조사할 수 있으면서, 주위 정상 뇌조직에 대한 방사선 영향을 최소화할 수 있기 때문입니다. 그러므로, 보통 직경이 3cm 미만인 종양이나 뇌혈관 기형을 감마나이프 방사선 수술의 좋은 적응증으로 생각합니다. 이는 직경 3cm를 초과하는 경우, 그 주변 정상 뇌조직이 받는 방사선의 영향이 불가피하게 많아져, 뇌부종 등의 부작용 발생 가능성이 높아지기 때문입니다.

그러나, 요즘에는 3-5회 분할 치료의 개념을 적용해서, 치료의 목표 크기가 3cm를 초과하더라도, 이런 부작용의 발생을 최소화하려는 시도가 이루어지고 있고, 좋은 예후를 나타내고 있습니다.




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하지만, 대다수의 경우에 종양의 크기가 3cm를 초과하면서 신경학적 이상을 벌써 초래하고 있다면, 종양을 수술로 없애는 것을 최우선 치료로 고려합니다. 수술로 제거한 뒤, 남은 잔존 종양에 대하여 감마나이프 방사선 수술을 실시하는 복합요법의 경우 크기의 제한 때문에 감마나이프 방사선 수술의 위험성이 높은 경우, 아주 이상적이고 효과적인 치료 방법으로 인정받고 있습니다. 적응 질환을 면밀히 구분하면 하기와 같습니다.

1. 척추질환

  • 상부 종양 및 경추부 혈관 질환

2. 안질환

  • 진행된 녹내장
  • 나이와 연관된 각막반 퇴행증
  • 맥락막 혈관종
  • 포도막 흑색종




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3. 기능성 뇌질환

  • 3차신경통, 군발성 두통, 암성 통증, 뇌졸중 후 통증 등의 불인성 통증
  • 이긴장증, 손 떨림, 파킨슨병 등의 운동장애 질환

4. 뇌혈관 질환

  • 동정맥루
  • 해면상혈관종
  • 뇌동정맥 기형




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5. 악성 종양

  • 포도막 흑색종, 침샘에 생긴 종양, 코 및 부비동, 측두골이나 비인두부 등의 두경부 부분의 악성 종양
  • 전이성 뇌종양, 수모세포종, 악성 신경교종, 원시신경외배엽성 종양 등의 배아성 종양, 연골육종, 척삭종 등의 악성 뇌종양

6. 양성 종양

  • 목, 안면, 귀, 코, 눈 등 두경부 부분의 양성 종양
  • 뇌수막종, 양성 신경교통, 두개인두종, 뇌하수체 종양, 신경초종, 송과체 종양, 신경절세포종, 맥락총유두종, 신경섬유종증, 혈관아세포종 등의 거의 모든 양성 뇌종양

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