수술중 전자방사선치료

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수술중 전자방사선치료
기타 이름	IORT
ICD-9-CM	92.41
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수술 중 전자 방사선 치료는 암 수술 중 전자 방사선이 잔류 종양이나 종양침대에 직접 가해지는 것이다.^[1][2] 전자빔은 전자 에너지에 따라 선량이 대상 부위보다 빠르게 떨어져 건강한 조직의 밑부분이 좁아지기 때문에 수술 중 방사선 치료에 유용하다.

IOERT는 의사가 종양을 직접 시각화하여 장내 및 대상 볼륨의 밑부분을 보호하면서 장에서 정상 조직을 제외할 수 있어 "정밀 방사선 치료"라고 불려왔다. IORT의 한 가지 장점은 미세한 잔존종양세포가 파괴에 가장 취약한 수술 시 부여할 수 있다는 점이다. 또한 IORT는 적분선량이 적고 치료시간이 짧아 외부 빔방사선치료(EBR)와 결합해 사용하는 경우가 많다.

의학적 용법

IORT는 고형종양(예: 췌장암, 국소적으로 발달하고 재발하는 직장암, 유방종양, 사르코마, 선별된 자내신학과 유전성 악성종양, 신경블라스토마^[3], 뇌종양) 관리에 유망한 결과를 가진 오랜 임상응용 역사를 가지고 있다.^[4] 사실상 모든 종양 부위에서 전자 IORT는 국소적 통제를 개선하여 추가적인 수술이나 개입의 필요성을 감소시킨다. 다음은 현재 IORT에 의해 치료되고 있는 질병 사이트의 목록이다.

유방암

1975년 이후 미국에서는 유방암 발병률이 감소했는데, 주로 유방조영술과 방사선 치료와 같은 보조 치료법의 사용 때문이다. 수술 후 방사선치료를 통해 국소 재발률이 크게 낮아져 생존력이 향상된다. 국소 재발을 4번 예방하면 유방암 사망 1명을 예방할 수 있다. 지금까지 발표된 가장 큰 연구 중 하나인 (ELIOT)에서 연구자들은 21 Gy로 완치 IORT 환자 574명을 치료한 후 20개월의 중간 추적 결과, 유방내 종양 재발률이 1.05%^[6]에 불과하다는 것을 발견했다.^[5] 다른 연구들은 IOERT가 저위험 환자의 유방암을 치료할 때 허용 가능한 결과를 제공한다는 것을 보여준다. IORT의 최적 선량을 단독으로 또는 EBRT와 조합하여 정의하고, 고위험 환자에 대한 치료의 일부로 사용하는 것이 적절한 시기를 결정하기 위해 더 많은 연구가 필요하다.^[7]

대장암

지난 30년 동안 국소적으로 진행된 대장암 치료는 특히 국소적 통제 영역에서 진화하여 종양 부위에서 암의 확산을 막았다. IORT는 유망한 결과를 보여준다. 수술 전 외부 빔 조사와 화학요법 및 최대 수술적 절제술과 결합할 경우, 국소적으로 발달한 1차 암 또는 국소적으로 재발한 암이 있는 고위험 환자의 치료에 성공적인 구성요소가 될 수 있다.^[8]

산부인과암

연구에 따르면 전자 IORT는 특히 1차 병변 치료 후 국소적으로 재발한 암 환자의 경우 국소적으로 진행되거나 재발한 산부인과암 환자의 치료에 중요하고 유용한 역할을 할 수 있다. 방사선량과 IORT를 다른 개입과 가장 잘 결합하는 방법에 대한 추가 연구는 이 질병의 다기능성 치료의 일부로서 치료의 순서 및 전자 IORT를 받는 데 가장 도움이 될 환자들을 정의하는 데 도움이 될 것이다.^[9]

머리와 목의 암

두부암과 목암은 치료가 어렵고 재발이나 전이율이 높은 경우가 많다. IORT는 국소적으로 진행되거나 재발하는 머리와 목암을 치료하는 효과적인 수단이다. 게다가, 연구 결과에 따르면, IORT가 주는 부스트는 EBRT를 투여하기 전에 수술 상처를 치료할 수 있는 여분의 시간을 만들면서 생존 종양 세포의 복제 능력을 감소시킨다는 것을 보여준다.^[10][11]

췌장암

미국에서 췌장암은 최근 몇 년간 사망률이 약간 개선됐음에도 불구하고 암 사망의 네 번째 주요 원인이다. 최적의 치료방안은 여전히 논의되고 있지만, 미국에서는 방사선치료와 화학요법의 조합이 선호되고 있다.^[12] 다기능 치료의 일부로서 IORT는 EBRT, 화학요법, 외과적 절제술과 결합하면 국소적 재발을 감소시키는 것으로 보인다.^[13]

연조직 사르코마

연조직 사르코마는 전자 IORT로 효과적으로 치료할 수 있는데, 이는 EBRT(우선 수술 전)와 최대절제술(maximal resection)을 병행하여 현재 사르코마에 대한 관행으로 받아들여지고 있는 것으로 보인다. IOERT와 EBRT를 함께 사용하면 국지적 통제가 개선되는 것으로 보이며, 이 방법은 지시할 경우 다른 개입과 결합하여 효과적으로 사용할 수 있도록 정비하고 있다. 극지 연조직 사르코마에 대한 사지 보호접근법의 치료적 방사선 전달에 관한 연구에서 전자 IORT는 치료의사가 종양이나 외강을 직접 시각화하여 현장에서 정상 조직을 수동으로 제외시킬 수 있기 때문에 일부 사람들에 의해 '정밀 방사선 치료'라고 불려왔다.^[14][15]

역사

1905년과 1915년 각각 스페인^[16] 의사들과 독일 의사들이 수술 중 방사선 치료(IORT)를 사용해 수술 후 남은 잔여 종양을 제거했다.^[17] 그러나, 20세기 초의 방사선 장비는 상대적으로 침투가 좋지 않았던 낮은 에너지 X선만 전달할 수 있었다; 많은 양의 방사선을 정상 조직에 허용할 수 없는 손상을 입히지 않고는 외부에 적용할 수 없었다. 낮은 에너지 또는 "정통량" X선을 이용한 IORT 치료는 1930년대와 1940년대에 걸쳐 옹호자를 얻었지만 결과는 일관성이 없었다. X선은 종양침대를 넘어 그 아래의 정상조직까지 침투했고, 선량분포가 좋지 않았으며, 투여하는 데 비교적 오랜 시간이 걸렸다. 이 기법은 1950년대 후반 메가볼트 방사선 장비가 등장하면서 대부분 폐기되었고, 이로 인해 더 침투성 외부 방사선이 전달될 수 있었다.^[18]

1965년, 일본 교토 대학에서는 베타트론에^[19] 의해 생성된 전자로 환자를 치료하는 IORT의 현시대가 시작되었다. 정형외과골 X선 빔과 같은 다른 형태의 IORT에 비해, 전자 빔은 IORT 선량 분포를 개선했고, 종양을 넘어 침투가 제한되었으며, 필요한 선량을 훨씬 더 빠르게 전달하였다. 종양침대 아래의 정상 조직은 필요할 경우 보호하고 차폐할 수 있으며, 치료는 전달하는데 불과 몇 분밖에 걸리지 않았다. 이러한 장점들은 전자를 IORT에 선호되는 방사선으로 만들었다. 그 기술은 일본에서 인기를 얻었다. 다른 일본 병원들은 주로 선형 입자 가속기에서 생성된 전자 빔을 사용하여 IORT를 개시했다. 대부분의 기관에서는 수술실(OR)에서 환자를 수술한 뒤 방사선 시설로 이송해 치료를 받았다.

일본 IORT 기법으로 수술 중 비교적 많은 양의 방사선을 투여했으며, 대부분의 환자는 후속 외부 방사선 치료를 받지 않았다. 비록 이것이 종양 부위로 잠재적으로 전달될 수 있는 전반적인 투여량을 감소시켰지만, 특히 위암의 경우 일본 초기 결과는 인상적이었다.^[20]

일본인들의 경험은 여러 미국 센터들이 IORT 프로그램을 도입하기에 충분히 고무적이었다. 첫 번째 것은 1976년^[21] 하워드 대학교에서 시작되었고 큰 단회 복용량의 일본 의례를 따랐다. 하워드는 기존의 치료뿐만 아니라 수술실로도 사용할 수 있는 하나의 방으로 표준 방사선 치료 시설을 지었다. 기존 치료에도 방사선 장비가 사용되었기 때문에 기계 경쟁은 IORT로 예약할 수 있는 환자 수를 제한했다.

1978년 매사추세츠 종합병원(MGH)은 IORT 프로그램을 시작했다.^[22] MGH 의사들은 일주일에 오후 한 번 IORT를 위한 기존 치료실 중 하나를 예약하고 수술실에서 수술을 한 후 수술하는 동안 방사선 치료실로 환자를 이송했다. 이것은 방사선 장비를 더 효율적으로 사용했고 추가적인 자본 지출이 필요하지 않았다. 그러나 IORT로 계획한 환자의 약 30~50%가 수술 당시 IORT에 적합하지 않은 것으로 나타났는데, 이는 주로 인접한 장기로 질병이 전이되었기 때문이다. 이 요인은 수술 중 환자를 이동시키는 위험과 복잡성과 결합하여 IORT의 MGH 방법을 사용하여 치료할 수 있는 환자의 수를 심각하게 제한하였다. 따라서 기존의 분할된 외부 빔 조사는 MGH IORT 프로그램에서 수술 전 또는 이후 IORT 선량에 추가되었다.

국립 암 연구소는 1979년에 IORT 프로그램을 시작했다.^[23][24][25] 이들의 접근방식은 최대 외과적 절제술과 IORT를 결합하였으며, 대부분의 경우 기존 외부 빔 치료를 치료의 일부로 포함하지 않았다. NCI 프로토콜은 IORT 방사선에만 의존했기 때문에 IORT 장은 매우 큰 경우가 많았으며, 때로는 종양 부위를 덮기 위해 2~3개의 인접하고 겹치는 장이 필요했다. 이러한 매우 큰 종양에 대한 NCI 결과는 고무적이지 않았지만, 공격적인 수술과 큰 IORT 영역의 조합조차도 허용 가능한 독성을 가지고 있다는 것을 보여주었다. 게다가, 그들은 수술팀이 종양을 동시에 관찰하기 위해 텔레비전을 사용하는 것을 포함하여 IORT에 몇 가지 기술적 혁신을 도입했다.

1981년 메이요 클리닉은 또 다른 합의를 시도했다.^[26] 그들은 방사선 치료과 근처에 수술실을 지었다. 잠재적 IORT 환자들은 일반 OR 스위트룸에서 수술을 받았다. 만일 그들이 IORT의 후보자로 판명될 경우, 방사선 시설과 인접한 OR에서 두 번째 수술 절차가 예정되어 있었다. IORT에 적합한 것으로 알려진 환자만 예약함으로써 방사선 치료기를 보다 효율적으로 사용하되, 환자를 두 번째 수술에 참여시키는 비용을 들였다. 이후 메이요 클리닉은 OR을 리모델링해 기존 방사선 치료기에 필요한 대규모 방패벽을 설치했고, 현재는 연간 100명이 넘는 IORT 환자를 일상적으로 치료하고 있다. 1985년 이후 Siemens Medical Systems는 IOT를 위한 전문 LINAC를 제공했다. OR에 쓰일 수 있도록 설계됐지만 무게가 8톤이 넘고 약 100톤의 차폐가 필요했다. 이것은 의료계로서는 너무 비싼 접근법으로 판명되었고, 이 전문화된 장치들 중 오직 7개만이 판매되었다.

OR-IOERT 전용으로 시술할 수 있는 환자 수를 늘리고 이중수술의 위험과 수술 중 환자를 이동시킬 수 있는 위험을 제거한다. 또한 환자를 수술실에서 치료실로 옮겨 다시 수술실로 옮기는 것과 관련된 복잡한 물류도 제거한다. 그러나 이 해결책에는 다음과 같은 단점이 있다. 수술실을 개조하고 액셀러레이터를 구입하는 것은 비용이 많이 든다. 게다가, IORT는 전문화된 OR로 제한된다. 그럼에도 불구하고, Mayo Clinic 모델은 치료 장비가 OR 내에 위치할 때 IORT 시술 횟수가 증가한다는 것을 증명했다. 1985년 IOERT는 이탈리아에서 시작되어 수술을 용이하게 하기 위한 전문적 방법을 포함하였고, 이후 방사선 치료실로 이송되었다. 비슷한 시기에 프랑스에서는 라이온 내 수술 장치를 이용한 또 다른 IORT 방법이 개발되었다.^[27][28][29]

1982년 하버드 의과대학의 방사선 치료를 위한 공동 센터(JCRT)^[30]는 1915년 독일에서 사용된 접근법과 유사한 수술 선량을 제공하기 위해 정형외과 X선을 사용하여 OR에서 IORT를 수행하는 비용을 줄이려고 시도했다. 그러나 이것은 이상적이지 않았다. 기존 전자 가속기에 비해 보호 비용 및 장비의 비용 및 무게가 양호한 반면, 선량 분포는 열악했고, 치료 시간은 더 길었으며, 뼈는 더 높은 방사선량을 받았다. 이러한 이유로 센터들은 입출력 직교량(X-ray) 방사선 치료기를 거부했다. 또한 이러한 직교량 기계(300 kvp)는 이동성이 있도록 설계되지 않았다.

휴대용 선형 가속기의 등장

1990년대에 모베트론, LIAC, NOVAC-7 등 전자 빔을 사용한 이동식 선형 가속기의 개발과 유방암 치료에 IORT의 사용이 증가하면서 전자 IORT가 부활했다.^[31] IORT용 휴대용 LINAC가 발명되기 전에는, 임상의는 건조 비용이 많이 드는 특수 차폐 수술실이나, 마취된 환자를 치료를 위해 OR에서 LINAC로 이송해야 하는 방사선 치료실에서만 IORT 환자를 치료할 수 있었다.^[32] 이러한 요인들은 환자에 대한 감염의 위험 증가 등 수술에 대한 물류상의 합병증뿐만 아니라 치료에 상당한 비용을 추가했기 때문에 IORT의 광범위한 채택을 방해하는 주요 장애물이었다.

IOT용 휴대용 LINAC는 12MeV 이하의 에너지의 전자 빔을 생산하고 벤딩 자석을 사용하지 않았기 때문에 2차 방사선이 너무 낮아 수술실에 영구 차폐가 필요하지 않았다. 이것은 새로운 OR을 건설하거나 오래된 OR을 개조하는 비용을 크게 줄였다.^[31] 모바일 장치를 사용함으로써 IORT로 환자를 치료할 수 있는 가능성은 더 이상 특수 차폐 수술실의 가용성에 국한되지 않고 일반 비차폐 수술실에서 할 수 있었다.

현재 모베트론, LIAC, NOVAC-7 선형가속기는 수술 중 암환자에게 수술 중 방사선 전자빔 치료법을 전달해 환자 진료를 개선하고 있다. 세 개 유닛 모두 컴팩트하고 이동성이 있다. 1997년 미국에서 발명된 모베트론은 X밴드 기술과 소프트 도킹 시스템을 사용한다. LIAC와 NOVAC-7은 이탈리아에서 개발된 로봇 기기로 S-밴드 기술과 하드 도킹 시스템을 사용한다. NOVAC-7은 1990년대에 임상 사용이 가능해진 반면 LIAC는 2003년에 임상 환경에 도입되었다.^[33]

다른 비IOERT 모바일 장치도 개발되었다. 1998년 런던대학에서 유방암의 광범위한 국소 절제술(후두막절제술) 후 종양침대를 치료하기 위해 TARGIT(목표된 수술내 무선 치료법)라는 기술이 고안되었다. TARGIT는 저에너지 X선 방사선(최대 50 kV)을 등방성 분포에서 방출하는 미니어처와 이동형 X선원을 사용한다.^[34] (IO)-Brachytherapy with MammoSite)-Brachytherapy도 유방암 치료에 사용된다.^[35]

공장의 IORT용 LINAC 개발로 인해 이 시술 기법에 대한 관심이 높아지고 있다.^{[36][37][38][39][40][41][42][43]}

참고 항목

• 외부 빔 방사선 치료(EBRT)
• 수술 중 방사선 치료(IORT)
• 수술 대상 방사선 치료(TARGIT)

참조

외부 링크

• 내부 방사선 치료, cancer.org