방사선치료계획과 처방 Radiation therapy planning

[Cancer Killer]

방사선치료계획이란 암 환자가 방사선종양학과에 맨 처음와서 시행하는 것으로 

암의 치료에 필요한 적정 선량이 조사되는 부위와 종양에 인접한 정상 장기나 조직의 

3차원적 해부학적 위치 관계를 정확하게 확인하여 치료계획에 이용한다.
이 때 필요한 장비는 모의치료기 또는 CT 모의치료기와 3차원치료계획장치이다.

방사선치료계획과 처방

Radiation Therapy Planning and Prescription

1) 이상적인 치료

암환자 진료에서 적절한 치료는 이용 가능한 모든 치료법을 병합한 multidisciplinary effort가 중요하다. 가장 이상적인 방사선치료는 종양이 확인되거나 있을 가능성이 높은 조직에는 충분한 양의 이온화방사선 (ionizing radiation)을 조사하여 종양세포를 무력화시키고, 종양주위의 정상조직에는 최소한의 손상 (minimal damage)이 가도록 하기 위하여 매우 정밀한 치료계획과 정확한 치료를 해야 한다.

2) 방사선치료의 목적 goal

치료의 목적에 따라서 근치적인 방사선치료 (curative radiation therapy)와 완화 방사선치료 (palliative radiation therapy)로 나뉜다. 근치적인 방사선치료는 종양세포가 분열이나 성장을 할 수 없을 정도의 고선량의 방사선을 조사하여 종양을 퇴치시키는 것으로 장기간 생존이 가능한 경우에 시행되는 치료로서, 주위 정상 조직에는 최소한의 부작용을 허용한다. 반면에 완화 방사선치료는 종양세포를 퇴치시킬 수도 없고 생존기간을 연장시킬 수는 없지만 환자의 고통이나 견디기 어려운 증상을 억제하여 생존기간 동안 삶의 질을 향상시키는 것으로, 방사선치료와 연관되어 부작용을 초래하지 않도록 근치적인 방사선조사량의 75%-80%의 방사선을 조사하며, 치료범위도 꼭 필요한 부위만 포함한다.

방사선종양학자는 환자의 병기, 병리조직학적 자료, 치료의 목적에 따라서 조사부위 및 조사선량 결정, 치료방법 선택 등에 있어서 전적인 책임을 지며, 물리사 및 계측사, 치료방사선사와 면밀하게 협조하여 가장 안전하면서 정확한 치료가 되도록 최선을 다한다.

3) 방사선 치료계획 volumes

International Commission on Radiation Units and Measurements Reports Nos. 50 과 62에서 방사선치료계획과 연관되는 volume에 대하여 아래와 같이 정의를 하였다.

(1) Gross tumor volume (GTV): 육안적으로 확인되는 종양과 영상진단으로 확인되는 원발 종양부위와 지역 림프절을 의미하지만, 육안적으로 파급 가능성이 높은 부위도 반드시 포함하며, 10¹⁰ 개의 세포가 있을 것으로 추정한다.

(2) Clinical target volume (CTV): GTV에 현미경적 종양이 있을 것으로 생각되는 부위를 포함하며, 10⁸ 미만의 세포가 있을 것으로 추정한다.

(3) Planning target volume (PTV): CTV에 내부장기의 이동, 치료하는 도중에 호흡 등에 의해 변동이 가능한 부위와 치료 setup 과정에서 생길 수 있는 오차를 감안하여 정상조직을 더 포함한다. 이 경우에 치료기의 기계적인 특성을 고려하여 정상조직을 더 많이 포함하는 것은 아니다.

(4) Treatment portal volume: 모든 target volume과 치료기의 기계적인 특성인 penumbra 를 감안하여 정상조직을 더 포함한 치료부위를 말하며, 일반적으로 치료계획에 적용되는 조사야를 가리킨다.

4) 3차원 방사선 치료계획 3-D Radiation Therapy Planning

1971년도에 CT가 개발되어 방사선치료계획에도 CT를 이용하게 되었다. 즉 target volume과 종양주위의 정상 중요 장기의 해부학적인 관계를 명확하게 판별할 수 있으므로, 선량분포와 치료부위를 정확하게 확인할 수 있으며 조직의 밀도를 감안한 선량보정도 가능하게 되었다. 최근에는 3차원적인 영상을 이용한 치료계획장치가 개발되어서, 컴퓨터로 모의치료를 계획하여 3차원적인 선량분포를 확인할 수 있으므로 원하는 선량분포를 확인함을 물론 주위 정상조직의 손상도 예측할 수 있게 되었다. 또한 치료계획장치에서 digital 영상정보로 재구성한 digitally reconstructed radiographs (DRRs)와 치료기로 촬영한 조사부위의 실제영상을 치료직전에 짧은 시간 안에 검증할 수 있으므로 정확한 치료가 가능하게 되어서 조사선량을 증가시키거나 조사야에 포함되는 정상 조직의 범위를 줄일 수가 있어서 치료 성적의 향상에 큰 역할을 하고 있다.

5) 세기조절 방사선 치료계획 Intensity-modulated Radiation Therapy Planning

      종양의 형태에 따른 3차원적인 선량분포가 가능하며, 특징적으로 가운데가 함몰된 모양까지도 치료가 가능하도록 inversed planning을 통하여 종양부위에는 기존의 치료선량보다 더 높은 선량을 조사할 수 있으며, 종양주위의 정상조직은 더 적게 포함시켜서 부작용을 획기적으로 줄일 수 있는 진보된 치료계획으로 종전의 치료 방법으로는 치료가 불가능하였던 부위의 치료도 가능하게 되었다. 비교적 장시간 치료를 하므로 일어날 수 있는 환자의 움직임에 대비하여 다양한 고정장치가 필수적이며, 치료계획과 연동하여 작동 가능한 다엽콜리메타 (multileaf collimator, MLC) 와 장시간 지속적으로 조사 가능한 치료기가 필요하다. 또한 환자를 직접 치료하기 전에 시험 운전 (dry run)으로 안전성과 재현성을 검증한 후 치료를 실시하며 정확한 치료를 위한 QA program이 중요하다. 임상적으로 적용 가능한 부위는 움직임이 비교적 적은 두·경부종양, 뇌종양, 전립선종양, 부인과종양, 유방암 등이 있으며 점차 적용 범위가 넓어지는 경향이다.

6) 정위 방사선치료계획 Stereotactic Irradiation Planning

      치료할 부위를 고정하기 위한 특수 장치가 필요하며, 통상적인 방사선치료와는 사뭇 다르기 때문에 적응증을 잘 선택하여야 한다. 일반적으로 지름이 4 cm보다 작거나 체적이 30 cm³미만을 대상으로 하며, 지름이 3 cm 미만으로 공모양 병변이 치료하기에 이상적이다. 치료의 횟수가 적고 주위 정상조직에 가는 불필요한 방사선을 최대한 차폐해야 하기 때문에 mini-multileaf collimator나 특수한 cone이 부착된 고성능 선형가속기나 gamma knife를 사용하며, 병변에는 균일한 방사선량을 조사하면서 주위 정상조직의 손상을 최소로 할 수 있도록 입체적으로 검증 가능한 치료계획이 중요하다.

7) 전신 방사선치료계획 Total-body Irradiation Planning

     치료할 부위가 넓고 치료기에서 거리가 4 meter 정도 멀리 떨어져 있기 때문에 특수한 치료계획이 필요하며, 치료 후 발생 가능한 간질성 페렴을 감소시키기 위하여 선량률을 분당 5 cGy미만으로 낮추어야 한다. 또한 치료 후 발생 가능한 다양한 합병증에 대비한 치료계획이 필요하며, 피부에서부터 몸의 중심부까지 균일한 방사선량이 가도록 build-up bolus와 Plexiglas screen이 필요하다. 앞뒤에서 치료하는 방식과 앉은 자세에서 양 옆에서 치료하는 방식이 있으며, 한번에 치료하는 것보다 분할하여 치료하는 것이 부작용이 적게 발생한다.

8) 반신 방사선치료계획 Hemibody Irradiation planning

      다발성 골전이를 치료하기 위하여 도입된 치료법으로 제4번 유추의 바닥을 경계로 상부와 하부로 나누어서 상반신에는 6 Gy를, 하반신에는 8 Gy를 6~8주 간격을 두고 치료하는 것이 보통이며, 때로는 3 부분으로 나누어서 치료하기도 한다.

 9) 근접치료 치료계획 Brachytherapy Radiotion Therapy Planning

       가장 흔하게 이용되는 것이 부인과종양의 강내치료이다. 1938년 Tod와 Meredith에 의해 개발된 Manchester system에서 point A는 자궁강에서 외측으로 2 cm, lateral fornix 점막에서 위로 2 cm 상방에 위치한 지점으로 uterine vessel과 ureter가 교차하는 부위에 해당한다. Point B는 point A와 동일한 위치에서 환자의 중심선에서 외측으로 5 cm나간 지점으로 obturator lymph node에 가는 선량이다. 자궁경부암의 방사선치료에서 dose-limiting factor로서 중요한 paracervical triangle의 평균선량을 point A의 선량이 대표하며, 오늘날 대부분의 방사선종양학자들은 point A를 질점막이 아닌 cervical os를 중심으로 변경하여 사용하고 있으며, 자궁경부암의 방사선치료에서 평균종양선량 또는 최소종양선량으로 사용한다.