국립암센터 지하 2층에 위치한 회전빔 치료실 2025.3.10/뉴스1ⓒ News1

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"종양 부위에만 방사선을 조사해 정상적인 조직을 보호할 수 있는 게 가장 큰 장점이죠. 성장기에 있는 소아가 뇌종양 수술을 했을 때 뼈가 크면서 나타날 수 있는 기능상 장애를 최소화할 수 있어요."
(서울=뉴스1) 조유리 기자 = 21일 '암예방의 날'을 맞아 뉴스1은 경기 고양시 일산에 위치한 국립암센터에 방문해 국내에 2대뿐인 '양성자치료기'를 직접 살펴보며 치료 원리와 효과 등을 알아봤다.

국립암센터에서 만난 김태현 양성자치료 센터장과 김학수 의학물리 전임의(의학물리학 박사)는 양성자치료에 대해 한마디로 "부작용을 최소화하는 방사선 치료"라고 정의했다.

김 센터장 등에 따르면 암치료는 크게 3가지로 나뉜다. 수술적 치료, 항암 치료 그리고 방사선 치료다. 통상 환자 10명 중 7명은 수술, 항암에 방사선치료를 병행하게 된다. 수술로 종양을 떼어내더라도 눈으로 보이지 않는 암세포를 제거하기 위해서는 방사선 치료가 필요하기 때문이다.

흔히 방사선 치료는 X선을 이용하는데, 이보다 더 정밀한 방식으로 암 조직을 없애고 정상 조직은 보호할 수 있는 기술이 바로 '입자 방사선 치료(입자 치료)'다. 대표적인 입자 방사선 치료에 양성자 치료와 중입자 치료 등이 있다.

양성자 빔이 X선 보다 암 조직을 정밀히 조사할 수 있는 이유는 바로 '브래그피크(Bragg peak)'라는 물리적 특성 때문이다. 브래그피크는 에너지를 최대로 방출하는 물리적 상태를 뜻하는데 양성자 치료 시 이 원리를 이용해 에너지를 암 조직에 집중적으로 조사함으로써 몸속 정상 조직에는 영향을 덜 주고, 부작용을 최소화할 수 있는 것이다.

전 세계적으로 암 연구는 1990년대 후반에 들어서 활발해졌다. 국립암센터는 2007년 국내 최초로 양성자 치료기를 도입해 2023년까지 5200명 이상의 암 환자를 치료하며 그 효과를 입증해 왔다. 현재 양성자치료기는 전 세계에 120여대, 우리나라에는 국립암센터와 삼성서울병원 단 두 곳에만 설치돼있다.

국립암센터 암병동 지하 2층에 설치된 고정빔 기기 /뉴스1 ⓒ News1

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국립암센터, 국내 최초 '양성자치료기' 도입…연필심만큼 작은 크기로 '정밀 조사'

양성자 빔을 만드는 입자 가속기만 무려 200톤에 육박하며 만들어진 양성자 빔을 보관해 전달하는 갠트리(gantry)도 100톤이 넘어간다. 갠트리의 크기만 따져도 6m, 암센터의 지하 1층부터 3층 높이다.

그 무게와 크기를 고려했을 때 기기를 설치하는 것부터 쉽지 않아 전문적인 의학·기술을 보유하고 있지 않은 나라에서는 양성자 치료기를 들이는 게 어려운 현실이다. 이 때문에 해외 여러 나라에서는 양성자 치료를 받기 위해 국립암센터에 부러 방문하는 경우가 많다.

국립암센터에는 양성자 빔을 통해 망막세포종과 같은 안구암 등을 치료하는 고정빔 치료실과 대부분의 고형암을 치료하는 회전빔 치료실, 가장 신식 기술을 활용하는 펜슬빔 치료실이 있다.

회전빔 치료실은 360도 회전할 수 있어 다양한 방향에서 양성자를 조사할 수 있어 간암, 폐암 등 종양의 위치가 난해해 치료가 어려운 암을 더욱 효과적으로 치료할 수 있다. 펜슬빔은 빔의 크기가 3~8㎜ 정도의 연필심만큼 작아 암세포를 정확하게 조사할 수 있다. 이러한 이유로 전립선암, 식도암, 소아 뇌암 등 정교한 조사가 필요한 암에 많이 쓰인다.

양성자 치료는 암 종류에 따라 치료 횟수가 달라진다. 간암의 경우 보통 10회, 폐암은 20회를 연속으로 치료하는데 치료 시간은 1회당 최소 30분 정도가 소요된다. 일반 방사선 치료가 15분가량 걸리는 데 비해 약 2배 정도 더 걸리는 셈이다.

(오른쪽)김태현 국립암센터 양성자치료 센터장과 김학수 의학물리 전임의 /뉴스1ⓒ News1

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방사선 치료 '계획 설계-기기관리'까지…'의학물리학자' 매해 2명 배출

시간이 더 오래 걸리는 이유는 간단하다. 일반 방사선 치료에 비해 고도화된 기술이기에 전문가의 손이 더 많이 필요하기 때문이다. 양성자 치료를 위해서는 최소 5명 이상의 의료 인력이 필요하다. 의사와 간호사, 방사선 치료사와 의학물리 전임의 등이다.

특히 양성자치료에는 치료 설계부터 기기 관리를 전담하는 전문가가 있다. 바로 의학물리학자다. 의학물리학 전임의는 물리학을 의학에 적용해 영상의학과, 핵의학과, 방사선종양학과에서 사용하는 검사장비와 치료 장비들을 이해하고 장비 개발과 운영 등을 담당한다.

의학물리 전임의는 양성자치료를 할 때 해당 환자가 실제로 치료가 가능한지, 어디에 방사선을 어느 정도 세기로 조사해야 하는지, 치료 자세는 어때야 하는지 등을 의사와 상의해 결정하고 치료계획을 설계해 치료의 정확도를 높인다. 방사선 입자 치료에 꼭 필요한 전문가인 셈이다.

방사선 암치료 기술이 발전함에 따라 국립암센터에서는 2005년부터 의학물리학자를 키우는 아카데미 열어 전문가를 양성해 왔다. 의학물리학자 수련 과정은 인턴 2년과 전임의 과정 1년으로 이뤄진다. 생물학, 컴퓨터공학 등 다양한 분야의 석·박사들이 의학물리학자가 되기 위해 국립암센터 의학물리학 아카데미에 지원한다.

현재까지 매해 2명씩, 총 40명의 의학물리학자를 배출했는데 김학수 의학물리학 전임의는 이곳 아카데미 10기 출신이다. 김 전임의는 앞으로 의학물리학자 인력이 더욱 부족해질 것이라고 내다봤다.

입자치료 기술이 계속 발전하고 국내에서도 양성자 치료뿐 아니라 중입자 치료 등을 도입하려는 움직임은 지속되고 있지만 매해 배출되는 의학물리학자의 인원은 한참 적기 때문이다. 국립암센터 외에는 서울아산병원과 서울대병원에서 의학물리학자를 배출하고 있는데 두 곳을 합쳐도 37명에 불과하다.

국립암센터에는 현재 의학물리학 전임의 6명이 있다. 이들은 의사, 간호사 등 의료진과 함께 매일 45명의 암 환자의 치료를 위해 끊임없이 연구, 치료 계획을 세우고 기기를 관리·운영하고 있다.

ur1@news1.kr

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