중입자치료…난치암 치료 효과 높고, 부작용 감소 기대

우리나라에서도 지난 2023년 4월 연세암병원에서 중입자치료를 시작하면서 중입자치료를 비롯한 입자방사선치료가 큰 관심을 모으고 있다.

그렇다면 입자방사선치료가 기존의 방사선치료와 어떤 점에서 다르고, 어떤 장단점이 있는지 알아본다.

방사선종양학교실 송시열(서울아산병원) 교수

◆방사선이란?

방사선치료에 대해서 알려면 일단 방사선에 대해 알아야 한다.

방사선은 에너지를 가진 파장 또는 입자의 흐름이다. 

파장의 형태를 띠는 방사선에는 대표적으로 X선이 있고, 진단 혹은 치료 목적으로 의료 영역에서 가장 많이 쓰이는 방사선이다.

현재 시행되는 방사선치료도 대부분 X선을 이용한다. 파장 형태가 아닌 입자 형태의 방사선에는 전자선, 양성자선 그리고 중입자선이 포함된다.

전자는 질량이 가벼워 인체에 조사되면 피부 및 표재 부위에서 대부분의 에너지를 전달하기 때문에, 표재 종양치료에 주로 이용되고 있다.

그에 반해 질량이 더 무거운 양성자와 중입자의 경우 브래그 피크(Bragg peak)를 가지는 특성이 있고, 이를 이용하는 것이 입자방사선치료의 핵심이 된다.

◆탄소 중입자

중입자에도 여러가지가 있지만, 현재 임상에 사용되고 있는 것은 탄소 중입자이다.

그림2는 X선, 양성자, 탄소 중입자의 깊이에 따른 상대적인 방사선량을 나타낸다. 깊이 15cm 부근에 종양이 있다고 가정해보자.

X선은 에너지마다 다르지만 보통 5cm 깊이가 되지 않는 위치에서 최대에너지를 내고 점진적으로 감소하는 모양을 보인다.

종양에는 X선이 내는 최대에너지의 일부만 도달하고, 정상조직이 받는 선량이 상대적으로 많다.

◆브래그 피크

반면 입자선은 종양이 있는 위치에 도달하기 전까지는 에너지를 적게 내다 종양 위치에서 에너지를 방출하는 모양새이며 이를 브래그 피크라고 한다.

브래그 피크를 정확히 종양 위치에 조준할 수 있다면, 암조직 파괴를 극대화하면서도 주변 정상조직 손상을 최소화할 수 있다.

이러한 브래그 피크가 더 극명하게 나타나는 것이 중입자인데다 세포실험을 기반으로 한 생물학적 효과가 양성자는 X선과 비슷한데 반해, 중입자는 X선 대비 2~3배 높은 것으로 파악되었다.

결국 입자방사선치료 중에서도 중입자치료가 난치암에 대한 효과가 더 크면서도 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다.

그렇다면 이렇게 이론적으로 좋은 치료인데, 그간 왜 도입이 늦었던 것일까?

◆입자방사선치료 단점

입자방사선치료의 가장 큰 단점은 설비 구축 및 유지에 드는 비용이 매우 높다는 점이다.

X선 방사선치료기만해도 고가 장비인데, 중입자치료는 단순한 하나의 장비가 아니라 복잡한 시설 구축이 필요해서 넓은 공간과 훨씬 많은 비용이 든다. 따라서 환자가 부담해야 하는 비용도 만만치 않다. 그렇기 때문에 중입자치료기는 전 세계적으로도 6개 국가에서 15곳만 운영되고 있는 상황이다.

방사선치료에 대한 대규모 3상 연구 시행이 어렵고 일부 국가에서만 운영되다 보니 아직은 무작위 임상연구의 데이터가 부족한 부분도 있다.

◆중입자치료 도입 논의 중

그럼에도 암 치료 성적 향상을 위하여 입자방사선치료는 우리가 나아갈 방향 중 하나라고 볼 수 있다.

모든 의학의 발전은 가설을 입증하기 위한 끊임 없는 연구를 통해 이루어져왔다.

입자방사선치료 이론은 현재의 난치암 치료의 게임 체인저가 될 가능성이 높다.

우리 의대 방사선종양학교실도 중입자치료 도입에 대해 신중하게 논의 중이다.

중입자치료뿐만 아니라 표면유도방사선치료 등 환자를 위한 기술 도입에 아낌없는 노력을 하는 방사선종양학교실의 발전을 응원하며 지켜봐 주시길 바란다.