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연구성과 사례
占쏙옙占쏙옙占� 암세포만 골라 쏘는 '방사선 암 치료기 핵심기술' 개발 |
#연구책임자 : 한국생산기술연구원 로봇그룹 박상덕 수석연구원
암 환자의 생존율이 높아지고 치료기간 동안 삶의 질이 중요해지면서 방사선 치료가 선호되는 추세이다. 방사선 치료는 통증이 없고 치료시간이 짧은 반면 값비싼 수입 장비를 사용하고 종양 주변의 정상조직까지 방사선에 노출되는 단점이 있다. 생기원 로봇그룹 박상덕 수석연구원이 이끄는 공동연구팀이 암세포에만 방사선을 투사해 정상조직의 피해를 최소화할 수 있는 ‘방사선 암 치료기’를 개발해 숙제를 풀게 됐다. 방사선 암 치료기 국산화 시대를 열게 된 과정과 전망을 들어본다.
■ 고가 수입 장비 시장에 나타난 순수 국내기술
방사선 치료는 수술, 약물치료와 함께 3대 암 치료법 중 하나로 꼽힌다. 하지만 국내 방사선 치료율은 해외와 비교해 상대적으로 낮다. 미국은 전체 암 환자의 약 50%가 방사선 치료를 받지만 우리나라는 25% 수준이다. 국산제품이 없어 병원은 값비싼 외산 장비를 수입해야하고, 그만큼 환자가 부담하는 비용도 올라가기 때문이다. 현재 방사선 치료기 시장은 미국, 독일, 스웨덴 기업이 90% 이상을 점유하고 있다.
그런데 국산화의 첫 관문이 열렸다. 국가과학기술연구회가 지원하는 창의형융합연구사업(CAP)을 통해 뭉친 공동연구팀이 국내 기술력으로 ‘O-arm CT 융합 방사선 치료기’를 개발한 것이다. 한국생산기술연구원이 총괄 주관을 맡고 한국전자통신연구원, 한국전기연구원, 가톨릭대학교, ㈜쎄크로 구성된 산학연 연구팀이 5년간의 융합연구 끝에 창출한 성과다. 특히 종양을 실시간 추적하는 4D영상 시스템과 X-band급 선형가속기에 기반 한 고성능 방사선 방출장비를 세계 최초로 결합해 한층 더 성능을 높였다.
■ 종양의 미세한 움직임까지 추적하는 세밀한 추적자
방사선 치료에 거부감을 느끼는 환자들은 종양 주변의 정상조직까지 방사선에 영향을 받을까 걱정한다. 현재 기술로는 환자가 호흡할 때마다 종양의 위치가 바뀌는 것을 추적하기 어려워 실제 종양 크기보다 넓은 범위에 여러 번 약한 방사선을 쏘는 방식으로 치료하기 때문이다. 호흡과 밀접한 폐・간 종양의 경우 주변 조직이 방사선에 노출될 확률이 더 커진다.
따라서 방사선 치료는 치료부위에만 방사선을 정교하게 노출시키는 것이 가장 중요하다. 개발된 치료기는 호흡에 따라 크기와 모양이 변하는 종양을 4D영상으로 실시간 추적하는 시스템을 탑재해 치료의 정밀도를 높였다.
“4D영상 종양 추적시스템은 3차원 영상에 ‘시간’ 변수를 더해 호흡 주기에 따른 종양의 위치를 실시간으로 정확히 파악합니다. 이렇게 되면 정상조직에 노출되는 방사선량을 줄여 부작용을 최소화하고 종양 제거 효과를 높일 수 있습니다.”
공동연구팀을 이끈 박 수석연구원의 설명이다.
▶ <한국생산기술연구원, '방사선 암 치료기 핵심기술' 3D 동영상> 바로 보려면 "클릭"
■ 크기와 무게 줄여 치료비 절감
방사선 치료기의 또 다른 핵심기술은 치료에 필요한 고에너지 방사선을 인공적으로 발생시키는 선형가속기이다. 개발된 치료기에는 국내 최초로 개발한 X-밴드급 선형가속기를 장착했다. 작은 크기에도 기존보다 3배 강한 주파수를 내보낼 수 있어 훨씬 작고 가벼운 치료기 제작이 가능하다. 이 점은 평균 1.5미터 두께의 방사선 치료실을 갖춰야 하는 병원 입장에서도 매력적인 요인이다.
“X-밴드급 선형가속기를 장착하면 방사선 치료기의 크기를 3분의2 정도로 축소할 수 있습니다. 이에 따라 방사선 치료실 설치비용이 줄면서 환자의 치료비 절감으로 이어지는 것이죠.”
카톨릭대학고 서울성모병원에 설치된 ‘O-arm CT 융합 방사선 치료기’ 모습
'O-arm CT 융합 방사선 치료기’는 4D영상으로 최적의 진단을 내리고, 이와 동시에 X-밴드급 방사선을 통해 치료효과를 높인 융합연구의 대표적 성과라 할 만하다.
이 기술이 실용화될 경우 수입품의 70% 가격으로 제작・공급이 가능해 6조 3천억 원 규모의 세계 방사선 치료기 시장에서 경쟁력을 갖게 될 전망이다. 환자 역시 정밀하고 빠른 치료로 고통을 덜면서 방사선 피폭에 따른 부작용도 최소화할 수 있다.
현재 이 연구는 임상실험 전 단계까지 진행됐다. 박 수석연구원은 임상실험을 거쳐 실용화를 서둘러야 하는데, 추가 연구를 위해서는 정부나 민간의 지원이 절실하다고 덧붙였다. 방사선 치료에 새 장을 열 국내기술이 세계 의료기 시장에서 주목 받을 날을 고대한다.
생기원 로봇그룹 박상덕 수석연구원(左)과 카톨릭대학교 서울성모병원 강영남 교수(右)가 개발된 치료기 모습을 살펴보고 있다