방사선 치료

암을 치료하고, 의료현장에서 가장 혁신적인 최종 치료로서 사용 되는 치료에는 '방사선 치료' 가 있따. 실시간으로 환자들의몸 속을 들여다보면서, 종양을 치료하기위해서 환자의 호흡까지 파악하여 작동하는 최첨단의 치료일것이다. 옛날에는 가장 마지막에 선택하게 되는 희망적 치료였다면 최근에는 여러 항암치료 방법중 가장 중요한 역할을 하는 치료방법으로 발전되었다. 수술 전 , 후 재발을 막기위해서, 또는 항암 화학요법과 동시에 시행하는 완치목적의 치료까지 아주 체계적인 치료가 이루어지고 있다. 즉, 방사선 치료는 이제 가장 중요하면서도 필수적인 치료를 하게 도래된것이다. 

방사선은 어떻게 의학적으로 이용되었는가?

1985년 x선이 발견되고 나서 얼마 후 x선이 피부를 빨갛게 만든다는 것이 발견된다. 1895년 영국사람 lister 미국사람 grubber,ludlam은 x선을 일생동안 1/4 의 확률로 걸리게 되는 암 치료에 사용할 것을 제안했다. 19400년 이전까지 치료에 사용한 방사선 에너지는 진단용 방사선의 에너지와 거의 같으며, 1940년 후반에 높은 에너지의 방사선을 만들 수 있게 되었다. 1940년 초반에 d.kersts는 베타드론(batatron)을 발명하였다. 이 장치는 45mev의 에너지로 가속하여, 매우 투과성이 좋은 높은 강도의 x선을 만들었다. 1948년에 이 장치를 암치료에 사용하게 된다. 

방사선량은 크게 4개의 단위로 나뉘어진다. 조사선량(exposure)은 감마선이나 x선이 공기 중에서 이동하면서 이들에 의하여 생성된 양이온 또는 전제에너지의 량이다. 공기의 단위 질량당 생성된 총 전하량을 coulomb/kg으로 표시한다. 다음으로 흡수선량(absorbed dose)는 방사선이 매질에 흡수된 에너지의 향으로 단위는 그레이(gray,gy)를 사용하고 , 매질 1kg에 1l이 흡수되면 1gy가 된다. 

등가선량(equivalent dose)는 인체에 미치는 방사선 영향을 나타내는 것으로 방사선의 종류와 에너지에 따라서 인체에 미치는 방사선 영향이 각각 다르므로 흡수선량에 방사선가중치를 고려하게 된다. 등가선량의 표준단위는 시버트(sivert,sv)를 사용한다. 유효선량(effective dose)는 인체에 미치는 방사선영향을 나타내는 것으로 신체의 조직 및 장기에 따라서 방사선 영향이 각각 다르므로 등가선량에 조직가중치를 고려하게 된다. 단위는 등가선량과 동일하다.

암에 쪼여주는 방사선 조사량(radiation dose)에 5%~10%의 오차는 방사선 치료에 치명적인 영향을 준다. 너무 작은 조사량은 모든 암세포를 죽이지 못하며, 너무 과도한 조사량은 정상 세포를 손상시킨다. 방사선 치료에서 방사선 조사량에 따른 암치료를 나타내는 그래프에서, 실선은 정상적인 치료효과를 나타내고, 점선은 방사선 조사량이 합병증을 일으키는 곡선이다. 정상적인 치료에서 50gy를 쪼여주면 5%만 적게 쪼여도 치료효과는 급격하게 감소하게 된다. 반대로 50gy에서 5%만 많이 쪼여도 심각한 합병증을 유발하게 되는데, 암의 종류에 따라서 그 차이는 아주 다르게 나타난다. 

인체가 방사선에 노출(exposure)되었을 때 선량(dose 또는 absorbed dose)은 1975년까지 rad 단위를 사용하였다. rad 단위는 모든 형태의 방사선에 사용할 수 있는 단위이다. 반면, 뢴트겐(r)은 x선과 감마선에만 사용하는 단위이다. 연한 조직(spft tissue)에 1r의 x선 또는 감마선을 쪼여주면, 조사량은 거의 1rd와 같다. 그러나 뼈에 1r의 x선을 쪼이면 조사량은 4rd와 같다. 즉 , 신체조직에 따라서 노출 효과가 달라지는 것이다. 높은 에너지에서 rad와 뢴트겐의 비는 거의 같지만, 낮은 에너지에서 rad/r이 거의 4가 되는 것을 통해서, 1975년 국제방사선 표준국에서 방사선 선량은 그레이로 통일 하였고, 매질 1kg에 1l의 방사선 에너지가 흡수되면 1gy가 된다.

 

방사선치료는 어떻게 이루어지는가?

방사선 치료의 원리는 정상세포에 최소의 손상을 주면서, 암세포를 최대로 파괴하는 것이다. 일반적으로 암이 발생한 부위에 여러 방향에서 방사선을 쪼여서 암세포를 파괴하게 되는데, 어떤 조직은 다른 조직보다 방사선에 더 민감하게 반응을한다. 이 것을 감안하여 방사선 치료는 지속되네 되고, 방사선이 인체에 쪼였을때 세포가 손상되는 원인은 방사선이 세포 내에 있는 생체고분자 들을 이온화(ionization) 시키기 때문이다.

세포 배양(cell-culture) 실험을 통해서 방사선의 영향을 알아낼 수 있는데, 배양액 접시에 영양분을 채우고, 방사선은 쪼이지 않은 접시와 여러가지 방사선을 쪼여주변서 일정시간동안 세포를 배양하게 된다. 각 배양접시에서 살아남은 세포수를 방사선을 쪼이지 않은 접시에서 배양된 세포수로 나누면 생존비율을 구할수 있고, 이를 통해서 생존률 곡선을 만들어낸다. 

생존률 곡선은 방사선에 의해서 생성되는 대전된 입자의 선형에너지전달에 의존하여 나타난다. 즉 높은 let 방사선은 지나가는 경로를 따라 많은 이온쌍을 생성하며, 세포의 dna에 직접적인 영향을 미친다. 낮은 let방사선은 간접적으로 분자를 이온화 하는데, 낮은 방사선let는 물분자를 반응성이 큰 하이드록실 자유 라디칼로 바꾸고 이 자유 라디칼은 화학 반응성이 매우 크게 때문에, 생체 고분자들의 화학 결합을 깨트려서 생체 고분자를 망가뜨린다. 이때 망가진 생체고분자는 아무 쓸모도 없으며, 세포에 큰 해가 된다. 

방사선은 직접 또는 간접적으로 dna 사슬을 자른다. 즉 세포분열 과정에서 방사선을 쪼이면, 다음 세포 분열 단계에 염색체의 손상이 전달되는데, 그러나 방사선의 의해서 잘린 dna 사슬이 원 상태로 복원되면, 세포는 해를 입지는않지만, 다시 연결되지 못한다면, dna 사슬 일부가 제거되고, 잘린 dna 사슬이 다른 잘린 사슬의 끝에 연결되어 염색체가 뒤틀리게 된다. 방사선에 의햇 발생한 이온들이 dna를 자르면 대부분은 치유가 되나, 잘른 부분이 치유되지 않고나 잘못 치유가 되면 이때 dna 손상이 발생한다. 이러한 손상은 세포를 죽일 수도 있으며, 치명적이지 않다면 다음 세대에 돌연변이를 일으키게 된다. 

각 인체 조직은 방사선에 대해서 다른 반응 속도를나타낸다. 방사선에 빨리 반응하는 조직을 빠르게 반응하는 조직이라 하며, 암, 피부, 소장, 대장 등이 있다. 방사선에 늦게 반응하는 조직으로 척추, 방광,폐, 콩팥이 있고 때문에 방사선 치료 계획을 세울 때에는 조직의 반응성을 고려해야 한다. 이렇게 방사선 치료를 하는데는 쪼일 방사선량, 방사선을 쪼이는 시간, 방사선을 쪼이는 위치와 방향 3가지 요소에 의거하여 치료를 한다.