국내에 처음 도입된다는 중입자치료는 무엇일까?

중입자(重粒子)치료란?

중입자치료란, 탄소(12)나 헬륨(4)과 같이 무거운 입자를 가속시켜 브래그피크(bragg peak)라는 물리적 특성을 이용한 최신 방식의 입자빔에 속하는 방사선치료법입니다. 브래그피그는 신체 표면에서는 방사선량이 적고 암 조직에서 대부분의 에너지를 발산해서 암세포를 죽이고, 그 이후에는 방사선 양이 급격히 사라지는 입자빔의 특성을 의미합니다. 이러한 특성 때문에 기존의 방사선 치료법과 비교해서 정상조직에 영향이 적고 암조직을 정확하게 타격할 수 있어 암치료로 인한 부작용과 치료 횟수를 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있습니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 tumor가 있는 깊이에서 carborn(탄소)의 선량이 proton(중성자) 보다 특정한 것을 확인할 수 있습니다. 

 

그림 1. 브래그피크(bragg peak) 그래프 (출처 dept.snuh.org)

 

최근까지는 주로 수소이온(양성자)을 가속해 암을 치료하는 양성자치료가 대표적인 방사선 치료법으로 알려져 있습니다. 그러나 중입자치료는 수소이온(1)보다 질량이 12배 무거운 탄소(12)를 가속화해서 빔을 쏘기 때문에 환자를 치료하는데 보다 효과적입니다. 보다 더 큰 힘으로 암세포를 공격하기 때문에 양성자치료 보다 2~3배 높은 암세포 파괴력을 가지고 있습니다. 

최근 연세대의료원에서 중입자치료기를 한국에 처음으로 도입했습니다. 연세대의료원의 중입자치료센터는 지하 5층, 지상 7층의 규모로 중입자치료기는 지하 2층에서 지하 4층에 위치해 있습니다. 연세대의료원 외에도 서울대병원, 서울아산병원 등의 대형병원과 국립대병원인 제주대병원 그리고 세종시 등이 중입자치료기 도입 의지를 밝히기도 했습니다. 

 

사진 1. 연세의료원 중입자치료기 (출처 연세의료원)

 

 

중입자치료의 장점 

초기암의 경우 수술이나 항암치료가 불필요할 수도 있습니다. 특히 다른 장기로 전이되지 않은 1~2기의 암환자들은 수술, 항암, 방사선 치료 없이 완치될 수 있다고 합니다. 0.1mm까지 정밀 타격하기 때문에 치료 후에 통증이 없어 평소 일상생활에 지장이 없습니다. 또한, 치료 횟수가 기존 치료의 1/3~1/4 정도 수준이며 치료 시간도 5분 정도로 기존 치료의 1/10 정도입니다. 치료율에서도 일반적인 방사선(X선, 감마선)과 비교해서 중입자치료는 상대적으로 높은 치료율을  보입니다(그림 2). 

그림 2. 중입자선과 방사선 국소 치료율 비교 (한국원자력연구원)

 

 

중입자치료의  한계

중입자치료의 대표적인 한계로는 두 가지를 꼽습니다. 첫 번째는 중입자치료의 비싼 비용입니다. 연세의료원 관계자에 따르면 중입자치료 비용은 5,000만 원으로 정도로 설정된다고 하는데요. 일반적인 암환자에게는 지나치게 큰 부담입니다. 관련 기사의 내용에 따르면 중입자치료를 위해서 해외 원전을 떠나는 경우에는 약 1억~2억 원의 비용이 든다면서 국내에서 저렴한 비용으로 중입자치료를 받을 수 있도록 하는 게 연세의료원의 목표라고 하는데요. 5,000만 원이 저렴하다고 할 수 있을까요? 물론 양성자치료처럼 건강보험 급여가 적용되어 2,000~3,000만 원의 비용이 100~500만 원으로 낮아졌듯 중입자치료가 건강보험 급여가 적용되어 200~1,000만 원 수준으로 낮아질 수 있을지도 모르겠습니다. 

두 번째 단점은 임상시험이나 임상 근거가 부족하다는 것입니다. 중입자치료는 일본, 중국, 독일, 이탈리아, 오스트리아 등 5~6개 국가에서 운영하고 있는데, 그 수가 적고 기기 운용에 많은 비용이 들어가는 만큼 부작용이나 효과를 확인할 수 있는 임상시험 사례가 많지 않습니다. 국내 의학자들은 중입자치료가 효과적인 치료법으로 자리 잡기 위해서는 임상시험과 무작위대조군 연구 등 과학적 근거를 마련하고 치료법을 표준화해야 한다고 말합니다. 한편으로 앞으로 각광받게 될 치료법인만큼 장기간의 연구가 이뤄져야 할 필요성이 있다고 말했습니다. 이 밖에도 중입자치료기를 조절하는 것이 기술적으로 어렵고, 중입자 브레그피크 그래프에서 깔끔하게 떨어지지 않고  방사선꼬리(scatter radiation tail)가 생겨 정상조직 세포에 손상이 갈 수 있을 가능성이 있을 수 있는 문제점이 있습니다. 

 

 

레퍼런스

- Arnold Pompos et al., Natioanl effort to re-establish heavy ion cancer therapy in the united states, Frontiers in oncology (2022)

- Jay S. Loeffler and Marco Durante, Charged particle therapy-optimization, challenges and future directions, Nature Reviews Clinical Oncology (2013)