중입자 가속기/ 중입자 치료기, 꿈의 암치료기

중입자란?

원자는 원자핵과 전자로 이루어집니다.

원자핵은 전하를 띄는 양성자와 전하를 띄지 않는 중성자로 나뉩니다.

중입자는 원자핵과 전자를 가지고 있는 원자 자체입니다.(중성자와는 다름)

중입자(重粒子)는 무거운 입자라는 뜻입니다.

치료용 중입자는 탄소, 실리콘, 네온, 아르곤 등이 있습니다.

이중 암세포 살상 능력이 가장 뛰어난 탄소를 이용하여 암 치료에 사용합니다.

 

 

기본 용어 정리

방사선(radioactive rays) - 에너지가 전달되는 과정, 에너지의 흐름(입자나 빛, 파동이 공간으로 전파)

방사능(radioactivity) - 방사선을 낼 수 있는 능력이나 강도

원소 – 더 이상 다른 물질로 분해되지 않는 기본 성분

수소 – 가장 기본적인 구조를 가진 원소, 원자번호 1번, 양성자 한 개와 전자 한 개로 구성되어 있음(원자핵이 양성자 하나로 구성되어 있음)

중수소 – 중성자를 갖고 있는 수소

삼중수소 – 중성자를 두개 갖고 있는 수소

전자 – 원자 안에서 음전하를 띄는 입자

원자핵 – 양성자와 중성자로 구성되어 있음

양성자, 중성자 – 원자핵을 구성하는 하나의 알갱이

죄-수소의 구조, 중-중수소의 구조, 우-삼중수소의 구조

 

 

 중입자 치료

중입자치료는 탄소 이온를 이용한 방사선 치료입니다.

양성자보다 12배 무거운 원소를 이온화한 후 빛의 속도의 70%로 가속한 다음 암 조직에 조사하는 방식으로 암세포를 파괴하는 치료 방법입니다.

양성자는 지구에 있는 가장 가벼운 원소인 수소를 이온화한 것인데 의료에 사용되는 중입자는 탄소 이온입니다.

중입자치료법은 기존 방사능 치료법인 양성자 치료에 비해 더 세고, 더 날카롭고, 더 강력한 치료법입니다.

탄소 원소에서 전자를 두개 떼어내면 양극의 성질을 갖는 탄소 이온이 발생하는데, 가속기에서 자기장을 바꿔 줌으로써 탄소 이온의 속도를 빛의 속도의 70%로 가속하여 치료실로 보내 정확한 위치, 정확한 양의 탄소 이온을 조사하여 암 세포를 파괴합니다.

치료용 중입자 탄소는 선형가속기(싱크로트론,Synchrotron)에서 1차 가속 후, 원형 가속기에서 2차 가속을 합니다.

암세포를 파괴할 수 있을 정도로 가속이 되면 탄소 빔은 원형 가속기를 나와 암 환자의 몸에 쪼여집니다.

중입자치료법은 탄소입자가 암세포의 유전자를 끊어내는 방식이기 때문에 암 세포를 정확히 조준하여 파괴해야 합니다.

중입자치료는 양성자보다 무거운 탄소이온을 가속하여 정확한 위치(암세포)에 타격해야 하기 때문에 치료 설비가 크고 정교한 기계가 필요합니다.

중입자 가속기(출처: 세브란스)

 

 

중입자 치료의 장점

중입자치료의 장점은 부작용의 확률이 낮습니다. (통증 및 탈모)

빔의 폭을 줄여서 옆으로 퍼지는 방사선의 양을 줄입니다.

X선 치료는 중입자뿐 아니라 정상세포에도 피해가 생깁니다.

하지만 중입자치료는 0.1mm의 오차로 정밀한 치료가 가능하므로 정상세포의 피해를 최소화합니다. 기존방사선 치료보다 2.5~3배 강한 세포 살상 능력이 있습니다.

기존 방사선 치료로는 할 수 없었던 정밀한 치료가 가능합니다.

췌장암을 예를 들면 기존 X선 치료에 비해 2배이상의 생존율 향상을 기대할 수 있습니다.

췌장 주변에 소장과 대장 등 중요한 장기가 있기 때문에 기존 치료법으로는 췌장에 있는 암세포만 정확하게 타격하기 어려운 부분이 있었지만 중입자치료는 췌장에 있는 암세포만 정확히 타격 가능하기 때문에 성공률이 높습니다.

 

치료 횟수를 줄여 단기간에 치료가 가능합니다.

1회 치료 시간은 1분~3분 정도로 수술 없이 치료할 수 있는 꿈의 치료라고 할 수 있습니다.

3주간 20회 치료면 완료됩니다. (전립선 12회) 기존 치료 기간이 5~6주인 것에 비하면 치료 기간도 절반으로 줄어듭니다. 통원 치료가 가능하고 치료 후 바로 사회활동이 가능 합니다.

 

 

중입자 치료의 단점

정상세포와 암세포의 파괴력이 큽니다.

정상장기의 손상을 최소화하고 암세포만 파괴할 수 있는 기술이 필요합니다.

사고 발생시 정상 장기의 손상을 주게 될 수 있습니다.

중입자치료에도 부작용이 없는 것은 아닙니다. 중입자 치료도 방사선 치료이기 때문에 방사선에 의한 부작용이 발생할 수 있습니다.

또한 장기적인 부작용에 대해서는 아직 검증된 바가 없고 국내 중입자 치료는 아직 시작 단계이기 때문에 좀 더 결과는 지켜볼 필요가 있습니다.

중입자치료는 양성자치료에 비해 임상데이터가 많지 않아 양성자치료와 비교할 때 꼭 더 좋은 치료다 라고 단정지을 수만은 없다고 합니다.

브래그 피크(출처: 서울대병원)

중입자치료도 브래그피크를 갖는 치료입니다.

브래그 피크(Bragg Peak) – 양성자 빔이 암 조직에 도달하는 순간 막대한 양의 방사선 에너지를 쏟아부어 암세포를 죽이고 급격히 사라지는 현상

양성자 치료는 양성자 빔이 사라진 후에는 방사선 노출이 전혀 없지만 중입자 치료는 방사선 노출이 조금은 발생할 수 있습니다.

 

연세대 세브란스 병원에 중입자치료기 도입

우리나라에서는 연세대 세브란스 병원이 국내 최초(세계 16번째)로 중입자 가속기를 이용한 암 치료에 도입하였습니다.

2023년부터 전립선암 치료를 시작으로 중입자가속기를 이용한 암치료가 시작되었습니다.

360도 회전하여 암을 치료할 수 있는 장비(갠트리(Gantry) 치료실)가 2대 있는데요. 갠트리실이 2개 있는 나라는 우리나라가 최초 라고 합니다.

연세대 세브란스 암병원

 

기존에는 중입자 치료를 받기 위해 가까운 일본이나 해외에 나가서 치료를 받기도 하였지만 이제는 국내에서도 중입자 치료를 받을 수 있게 되었습니다.

일본에서 치료받게 되면 일본 국민은 보험적용이 되지만 외국인은 보험적용이 안돼서 1억원의 비용이 필요 합니다.

 

국내의 중입자 치료 비용은 보험적용이 어렵고 5천만원 정도 필요 하다고 합니다.

아직 초기 치료법이라 관련 보험특약은 있지 않습니다.

조금 더 기다려 보면 보험사들에서 중입자치료 관련 보험특약을 만들 것으로 예상됩니다.

 

중입자 치료가 적용되지 않는 경우는 ‘이미 수술을 한 경우, 다발성 전이가 있는 경우, 방사선치료를 받았던 경우’ 이렇게 3가지 경우는 적용되지 않는다고 합니다.

 

중입자치료기의 암치료 가능 종류

폐암, 간암, 췌장암, 두경부암, 악성 흑색종, 골/연부조직 육종, 척삭종, 재발성 직장암 등

 기존 중입자 치료기 보유국 – 일본, 독일, 이탈리아, 대만, 오스트리아, 중국

중입자치료기로 치료가능한 암 종류(출처: 연세의료원)

 

양성자치료 와 중입자치료

양성자 치료와 중입자 치료 모두 방사선 치료입니다.

세브란스 병원에서 먼저 중입자치료기를 도입하긴 하였지만 섣불리 그곳에서 치료받아야 하는 것만은 아닙니다.

중입자치료는 장점도 많지만 아직 검증이 덜된 부분도 있는 것으로 생각됩니다.

세브란스 병원뿐만 아니라 삼성 서울병원, 서울대병원 등 많은 암 전문 병원에서 중입자치료에 관한 연구를 하고 있습니다.

중입자치료가 환자에게 얼마나 도움이 될지에 대해서는 반드시 전문의와 상의 후 결정해야 할 것입니다.

기존 방사선 치료는 보험적용이 되는 반면 중입자치료는 아직 보험적용이 어려워서 비용적인 부분도 신중히 고민할 필요 있습니다.