삼성서울병원이 양성자빔의 초고속 고선량 방사선 치료 기술인 ‘플래시(FLASH)’ 연구에 박차를 가한다.

양성자 치료는 수소 원자의 핵인 양성자를 빛의 60%에 달하는 속도로 올려 회전시킨 상태에서 환자의 몸에 쏘아 암 조직을 파괴하는 치료 방식이다. 플래시 치료는 초당 40 그레이(Gy/s) 이상의 고선량의 방사선을 1초 미만의 찰나의 순간에 집중적으로 조사하는 치료법을 말한다.

양성자 플래시 치료는 암세포에 대한 양성자 빔의 치료 효과는 유지하면서 정상 세포의 손상을 최소화기 때문에 단 한 번의 치료에 고선량의 방사선을 조사해서 암을 없앨 수 있을 것으로 기대를 모은다.

이러한 치료 기술은 방사선을 이용한 암 치료의 수준을 획기적으로 끌어올릴 미래기술로 꼽히지만, 아직 전 세계적으로 임상 연구 초기 단계에 머물러 있다.

삼성서울병원 양성자치료센터는 플래시 기술 개발을 위해 2024년부터 일본 스미토모(Sumitomo Heavy Industries Ltd)와 공동 연구를 진행하고 있다. 최근 플래시 기술 도입을 앞당기기 위한 기반 기술이 완성돼 12일 학계에 공개했다.

조성구 삼성서울병원 방사선종양학과 교수, 신희순 삼성융합의과학원(SAIHST) 박사팀은 한국원자력학회 학술지 ‘NET’(Nuclear Engineering and Technology, IF=2.6)에 'Robust dosimetric evaluation of FLASH proton beams using plane-parallel ionization chambers and EBT-XD films for pre-clinical studies'라는 논문으로 플래시의 핵심 기반이 되는 선량 평가방법을 발표했다.

앞서 서울 코엑스에서 7월 3일부터 이틀 동안 열린 제51회 대한암학회 학술대회 및 제5회 아시아종양학회 국제학술대회에서 최창훈 삼성서울병원 방사선종양학과 교수가 플래시빔의 동물 조사 결과를 발표해 의료진의 주목을 받은 바 있다.

이번 연구는 고가의 특수 장비 없이도 국내 병원에서 이미 널리 사용 중인 방사선량 측정 도구인 이온화 전리함(Ionization chamber)과 필름(Garchromic EBT film)만으로 플래시 기술에 필요한 선량 정밀 평가가 가능함을 입증했다.

이러한 특수장비의 경우 장비 가격이 비싼 탓에 국내에서는 연구용으로만 일부 가동 중이어서 플래시 치료의 임상 적용 연구를 진행하기 어려운 환경이었다.

연구팀은 일반 측정장비가 플래시 환경에서 얼마나 정확하게 방사선량을 측정해 낼 수 있는지 다양한 조건에서 평가했다. 40 Gy/s 이상의 플래시 환경에서도 치료 부위에 조사되는 예상 선량과 실제 선량이 일치해야 치료 효과를 보장하고, 환자 안전도 담보할 수 있기 때문이다.

연구팀은 수차례 시뮬레이션 끝에 기존 양성자빔과 플래시빔에 의한 측정값을 이용해 측정 오차를 줄일 수 있는 보정 계수를 찾을 수 있었다. 연구에 따르면 플래시 조건인 40Gy/s 뿐만 아니라 70Gy/s에 대해서도 정밀한 선량 측정이 가능함을 확인했다. 뿐만 아니라 방사선 도달 위치 정확도 역시 유지할 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

양성자 치료는 암세포에 도달한 순간 에너지를 발산햐 암세포를 타격한 뒤 사라지는 특성을 이용하는 만큼 정확한 위치에 도달하는 게 관건인데, 이번 연구에서는 일반 측정 장비만으로 플래시 환경에서도 일반 사용 환경 오차 기준(1mm)보다 정밀하게(0.4mm) 방사선 도달 위치 정확도를 측정했다고 밝혔다.

몸 속 깊숙이 자리한 암이라도 정확한 지점에서 양성자가 도달해 암세포만을 제거하는 양성자 치료의 고유 특성을 플래시 환경에서도 구현 가능하다는 것이 입증된 셈이다.   

이번 연구를 주도한 조성구 교수는 “플래시는 방사선 치료의 새로운 가능성을 여는 기술로, 이번 연구는 그 기반을 정교하게 다졌다는 점에서 의미가 크다”며 “실제 임상에 안전하게 적용하기 위한 후속 연구를 이어가겠다”고 말했다. 

박희철 양성자치료센터장(방사선종양학과 교수)은 “환자가 짧은 시간에, 더 적은 부담으로 치료받을 수 있도록 플래시 연구에 집중하고 있다”며 “더 많은 환자에게 희망이 될 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.