코발트-60 동위원소에서 방출되는 여러 개의 시준기(collimator)를 통해 나오는 감마선을 컴퓨터를 이용하여 각각의 다른 방향에서 병소에 초점을 맞추어주는 원리로서 각각 하나의 감마에너지는 매우 적은 양이나 초점이 모이는 병소에는 강력한 에너지가 모여 병소를 파괴시키거나 괴사시키는 ‘방사선 수술’이란 개념이 1951년 스웨덴 신경외과의사인 Leksell 교수에 의해 처음 소개되었으며, 이후 노벨의학상을 선정하는 곳으로 유명한 스웨덴 스톡홀름의 Karolinska Institute의 Dr. Leksell과 Larson에 의해 1968년 최초의 감마나이프 방사선수술이 시작되었습니다.

이후 컴퓨터 공학의 눈부신 발전과 접목되어 1981년 코발트 60에서 방출되는 201개의 고에너지 감마선을 이용한 1세대 감마나이프 기계가 제작되면서 본격적으로 임상에 사용되어 뇌질환 치료의 한 축을 담당하게 되었습니다. 1990년대에 들어서는 한층 발전된 뇌 CT, MRI, 뇌혈관 조영술 등 정밀한 검사와 영상전송시스템을 이용한 정밀 삼차원 치료계획 소프트 프로그램인 “Gamma Plan"이 결합된 3세대 C-type 감마나이프가 개발되어 전신마취 없이 칼을 사용하지 않고 안전하고 편리하게 뇌종양 및 뇌혈관질환을 치료하는 강력하고 정확하면서도 안전한 수술방법으로 자리매김을 하였습니다.

감마나이프 방사선수술의 특징

감마나이프는 두피나 두개골 절제가 필요 없으며, 출혈이나 감염 등의 수술 및 마취 등의 합병증의 부담이 전혀 없으며, 다른 동반된 질환이 있거나 고령의 환자에게 시술할 수가 있으며, 수술에 따른 통증이나 상처 등의 부작용이 없고, 비침습적이기 때문에 환자에게 육체적 및 정신적 손상을 덜 주게 됩니다. 또한 종래 수술이 불가능 하였거나, 완전제거가 어려운 병소도 합병증 없이 치료 가능하여 중요한 뇌신경이나 혈관과 가까이 위치하거나, 뇌간 등에 발생한 병소치료에 이용됩니다.
정확하고 안전한 치료법으로 환자가 받는 방사선 투여량은 표적을 정확하게 맞추게 고안되어 있어 주위 뇌 조직에는 최소한의 영향을 주면서 매우 정확하고 안전하게 수술이 가능하며, 병소 및 종양의 종류에 따라 다소 차이가 있으나 85%~90% 이상의 완치율을 보이며, 입원기간이 1~2일 밖에 걸리지 않으며 기존수술에 따른 각종 약제사용이 필요 없으며, 때로는 당일 치료 후 퇴원이 가능하여 수일 내 정상 사회생활이 가능하다는 장점을 가지고 있습니다. 현재까지 감마나이프는 지난 30여 년간 전 세계적으로 유수의 의료기관에 270여 대가 설치되어 50여만 명 이상의 환자를 치료하여 그 효과가 이미 입증된 것입니다.

감마나이프 방사선수술의 적응

감마나이프 수술로 치료가 가능한 질환은 뇌혈관이상 (뇌동정맥기형, 해면상혈관종 등), 양성종양 (청신경초종, 수막종, 뇌하수체 종양, 두개인두종, 송과체 종양 등), 악성종양 (전이성 종양, 교종 등), 기능적 질환 (삼차신경통, 파킨슨씨병, 간질, 운동성 장애, 동통, 강박성 신경증 등) 등이며 주로 크기가 약 3~4cm 이하의 병소 치료에 널리 이용되어 왔습니다.

인제대학교 백병원 감마나이프 방사선수술의 발전

국내에 1992년 아시아에 처음으로 감마나이프 방사선수술이 도입된 이후 세간의, 심지어는 의료계 내에서도 논란이 분분하던 1994년 설립자이신 백낙환 이사장님께서 혜안을 가지시고 우리나라에서는 네 번째, 지방에서는 최초로 400만 달러라는 당시로서는 어마어마한 액수의 투자로 부산백병원에 2세대 B-type 감마나이프를 도입하는 결단을 내리셨으며, 이를 고 심재홍 교수님을 필두로 이선일 교수, 김무성 교수가 15년 이상의 임상 경험을 축척하면서 좋은 치료 결과를 학계에 발표하여 부산백병원이 뇌질환 치료에서 한강 이남의 최고의 병원으로 자리 잡는데 결정적인 역할을 하였습니다. 처음에는 치료 계획을 일종의 수작업인 “KULA " system으로 하다가 1997년 “Gamma Plan"으로 업그레이드하였으며, 2004년에는 방사선 source 코발트-60을 교체하여 2010년에 이르는 동안 약 3,100여 명의 환자를 뛰어난 성적으로 치료하였으며, 이를 발판으로 2003년에는 고 심재홍 교수가, 2008년에는 이선일 교수가 각각 대한감마나이프방사선수술학회 회장을 역임하고, 수차례 주요 해외 학회에 논문을 발표하거나 초청되어 강연을 하기도 하였습니다.

최근 방사선수술의 동향

이러는 동안 세계의 방사선수술 동향은 한층 더 발전하여 감마나이프는 기존의 방식과는 완전히 차별화된 “Perfextion"이란 최신 모델로 발전하였으며, 네비게이션 시스템을 이용하여 로봇팔에 장착된 선형가속기에서 방사선을 조사하는 정위방사선 수술 방법의 하나인 ”Cyberknife"가 개발되어 뇌종양 이외의 다른 부위 종양에도 적응을 넓히게 되었습니다.

방사선수술의 혁명 - ‘감마나이프 Perfextion’

현재 아시아 전역에서도 불과 10여대 밖에 설치되지 않은 가장 최신의 제품인 Perfexion 모델은 기존의 한계를 뛰어 넘어 완전 자동화 시스템과 다양한 크기의 시준기(collimator)를 적용하여, 환자의 불편은 최소화하면서도, 더욱 정교한 치료가 가능하게 하여 기존의 감마나이프 모델보다 정밀하고 빠른 수술이 가능하게 되었습니다. 무혈 뇌수술의 꿈을 실현시킨 감마나이프는 첨단과학과 의학의 환상적인 만남이 일궈낸 새로운 의료혁명이기도 합니다. 1968년 첫 감마나이프 수술이 시행된 이래 지난 40년간 축척된 노하우와 현대 의학기술이 결합되어 탄생한 ‘감마나이프 Perfextion’은 감마나이프의 혁명적인 최신 모델로써 192개의 코발트로 전신마취 없이 칼을 사용하지 않고 안전하고 편리하게 뇌종양 및 뇌혈관질환을 치료합니다. ‘감마나이프 Perfextion’은 최근 눈부시게 발전한 컴퓨터 기술과 고속영상 처리 기술, 그리고 최신 방사선 물리학적 지식이 결합하여 탄생한 이름 그대로 완벽한 모델입니다. 기존 감마나이프와는 달리 ‘감마나이프 Perfextion’은 감마나이프 수술의 시작부터 끝까지 모든 과정을 완전 자동화하여 수술의 효과 및 안전성을 극대화하고 있습니다.

‘감마나이프 Perfextion’ - 기존의 감마나이프와 다른점은 다음과 같습니다

(1) 초정밀 치료
‘감마나이프 Perfextion’에서 사용되는 자동 환자 이송장치(PPS)는 로봇기술을 이용하여 환자의 위치를 0.1mm 단위로 조정함으로써 정확도가 크게 향상되었으며 더욱 세밀해진 수술계획 프로그램을 이용하여 병변에 맞는 정확한 계획을 수립하여 0.1mm 이하 오차의 방사선수술을 할 수 있습니다.

(2) 병소 모양에 따른 맞춤 치료
‘감마나이프 Perfextion’의 192개 방사선원들은 8개의 섹터로 나누어져 있으며, 이 섹터들은 각기 독립적으로 움직여 각기 크기가 다른 시준기를 사용할 수 있기 때문에 기존 감마나이프의 원형 방사선 분포는 물론 마름모형, 타원형 등 모양과 크기에 따라 다양한 방사선 분포를 만들 수 있어 정상조직의 피해를 최소화 시키고 어떠한 모양의 종양조직에도 유효적절하게 모양에 맞추어 방사선을 조사 할 수 있습니다. 따라서 어떤 모양의 병변도 정확하게 병변의 모양에 맞추어 방사선을 조사하는 맞춤 치료를 구현하였습니다.

(3) 더욱 짧아진 치료시간
병변을 치료하기 위해 환자의 위치를 고정하는 것은 방사선 수술의 정확도를 결정하는 가장 중요한 과정으로써, 이를 수동조작이 아닌 고정밀도의 로봇를 이용하여 자동적으로 실시함으로써 정확도를 크게 개선하였습니다. 또, 모든 시준기를 본체 내에 위치시켜 치료 도중 헬멧을 교체하지 않아도 되므로 치료 시작부터 끝까지 모든 과정이 한 번에 진행되는 one-stop 치료를 실현하였습니다. 이에 따라 환자의 수술 부담이 더욱 적어졌습니다.

(4) 적용부위 확대
종전에 수술이 어려웠던 뇌심부나 위험부위의 병소도 치료할 수 있으며 대부분의 질환에 대해 약 90%가 넘는 높은 치료 성공률을 보이고 있어 그 적용대상이 계속 확대되고 있습니다.
또한 머리 내에만 한정되었던 이전 버전의 감마나이프와는 달리 ‘감마나이프 Perfextion’은 기존 부위를 포함한 두경부 전체를 치료대상으로 하기 때문에 보다 다양한 병소에 대해 치료가 가능합니다.

(5) 기존의 뇌 CT, MRI 이외에 PET-CT, 기능 MRI, MEG 등의 영상을 치료 계획에 활용할 수가 있어, 더욱 정확한 치료 범위를 정할 수 있습니다.

(6)향후 머리에 핀으로 틀(frame)을 고정하지 않고도 분할치료를 할 수 있는 ‘비고정 방사선 수술 시스템(Extend System for Perfexion)을 적용할 수 있어 감마나이프 치료의 적응증이 더 넓어질 것으로 기대됩니다.

‘감마나이프 Perfextion’ - Cyberknife 와의 차이점

방사선의 분할 조사가 아닌 일 회 치료로 동일한 효과를 얻을 수 있습니다.
보다 많은 양의 방사선을 한꺼번에 조사할 수 있어 치료 효과가 우수합니다.
뇌정위기능 틀(frame)을 사용하여 뇌종양 치료에는 훨씬 정밀합니다.
치료에 걸리는 시간이 짧아 환자가 편안합니다.