양성자치료
1. 개요
방사선치료의 한 종류.
현재 방사선치료에 가장 많이 사용되고 있는 X선은 통과 경로에 있는 모든 조직에 손상을 주어 정상조직에도 어느정도의 손상을 주고, 이는 부작용으로 나타난다. 하지만 양성자빔은 X선/감마선과는 달리 통과하는 동안에는 주위에 큰 에너지를 주지 않지만 정지하기 직전에 큰 에너지를 내놓고[1] 곧 소멸[2]하므로 이를 잘 이용하면 주위 조직에 피해를 주지 않고 목표 조직에만 다량의 에너지를 부여할 수 있게 된다.
양성자는 전기적 극성을 가진 입자이기 때문에 위험한 물질이라 생각하기 쉽지만 한번 멈추고 나면 다른 방사선 물질처럼 스스로 에너지를 방출하지 않으며 입자 가속기를 이용해 강한 힘으로 날리더라도 관통당하는 물질의 전자와 스치거나 엉기면서[3] 차츰 운동에너지를 상실하게 되므로 양성자 빔에 직접 노출되지 않는한 사실상 인체에 무해하다.[4] 양성자 치료는 오히려 스스로 에너지를 상실하는 이 성질을 이용해 인체를 개복하지 않고 조사 세기를 조정하는 것 만으로 비정거리를 컨트롤 할 수 있어 원하는 위치에만 DNA나 세포조직을 파괴할 수 있는 성질을 잘 활용하는 것이다.
현재 대한민국에서는 국립암센터와 삼성서울병원에서만 시행하고 있는 치료법이다.
2. 종류
2.1. 기존 양성자치료 (Double scattering proton therapy)
기존의 양성자치료는 기법은 양성자빔을 얇은 판에 부딪혀 면의 형태로 퍼트린 후 차폐체와 보상체를 사용하여 체내에서 3차원적인 방사선 분포를 생성하도록 한다. 위에서 기술했듯이, 양성자가 정지하는 지점 (Bragg peak) 이후로는 방사선이 조사되지 않기 때문에, 방사선조사영역을 크게 줄일 수 있어 소아암의 치료에 이용될 경우 방사선에 의한 이차암의 위험을 줄일 수 있다. 그러나, 이차암의 위험성이 낮은 성인에서는 X선치료기술이 크게 발전하면서 세기조절방사선치료, 토모테라피등의 고급 X선 치료기술이 나와있기 때문에 항상 양성자치료가 X선치료보다 좋은 것은 아니다.
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위의 그림은 양성자치료와 X선치료를 비교하는 그림인데, 왼쪽의 양성자치료에서는 낮은선량의 방사선(파란색)이 체내의 일부에만 조사됨을 볼 수 있다. 오른쪽의 X선치료는 낮은선량의 방사선이 체내에 넓게 들어가는 것을 볼 수 있다.
2.2. 세기조절 양성자치료 (Pencil beam scanning proton therapy)
세기조절양성자치료는 종양에 점을 찍어 그림을 그리듯 양성자빔을 연필 정도 두께로 집중 조사하여, 치료하고자 하는 종양모양에 따라 3차원으로 깊이와 방사선의 세기를 조절하여 양성자빔을 전달하는 치료방법이다. 세기조절양성자치료를 실시할 경우 종양에는 충분한 에너지를 전달하면서 정상조직의 부작용은 더 많이 줄일 수 있어 보다 정밀한 치료가 가능하다. 종양의 근처에 중요한 정상조직(척수, 심장, 신장 등)이 있는 경우, 정상조직에 들어가는 방사선양을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
[1] 이 지점을 Bragg Peak라고 한다.[2] 소멸할 때까지의 거리를 비정(飛程, Range)라고 한다.[3] 이를 물리학에서는 전리와 여기라고 표현한다.[4] 반대로 중성자는 불안정한데다 일단 가속하게되면 무한하게 자유 운동을 할수 있고 다른 원자와 반응을 유발할 수 있으므로 인체에 심각한 손상을 초래 할 수 있다.