1초도 안되는 찰나에 암세포 파괴…삼성서울병원, 양성자 치료 핵심 기술 확보

삼성서울병원 양성자치료기. 삼성서울병원 제공

삼성서울병원이 방사선 치료 속도와 효율을 획기적으로 높일 수 있는 ‘플래시(FLASH)’ 기반 양성자 치료 상용화에 한 걸음 더 다가섰다. 초고속·고선량 조건에서도 안전성과 정확도를 확보할 수 있는 측정 기술을 완성하며 임상 적용 가능성을 높인 것이다.

기존 양성자 치료가 평균 10회, 회당 빔 조사에만 2~4분이 걸리는 데 비해 플래시 기반 양성자 치료는 초당 40그레이(Gy/s) 이상의 속도로 방사선을 쏴 1초도 안 되는 시간에 한 부위에 필요한 총 선량(약 16Gy)을 전달한다. 치료 시간과 횟수가 크게 줄어 환자 부담 완화가 기대된다.

삼성서울병원은 플래시 기반 양성자 치료의 임상 적용을 앞당길 핵심 기반 기술을 확보했다고 12일 밝혔다. 조성구 방사선종양학과 교수와 신희순 삼성융합의과학원 연구원 연구팀은 초고속·고선량 환경에서 정밀한 선량 측정이 가능한 방법을 개발하고 한국원자력학회 학술지 ‘NET’에 발표했다.

양성자 치료는 수소 원자의 핵인 양성자를 빛의 60% 속도로 가속시켜 암세포에 도달한 순간 에너지를 집중 방출해 파괴하는 치료법이다.

플래시는 양성자 치료기를 초고속·고선량 모드로 전환해 짧은 시간에 매우 높은 세기의 방사선을 집중 조사하는 기술이다. 조사 속도는 초당 40Gy 이상, 조사 시간은 1초 미만으로 암세포를 효과적으로 파괴하면서 정상 조직 손상을 최소화한다. 이러한 조건에서는 목표 부위에 계획한 선량이 정확히 도달했는지를 정밀하게 측정하는 과정이 필수다.

연구팀은 이를 위해 고가의 특수 장비 없이도 정밀 선량 측정이 가능한 방법을 제시했다. 고가의 특수 장비 없이도 국내 병원에서 널리 쓰이는 이온화 전리함과 방사선 감광 필름만으로 플래시 치료가 성립되는 방사선 조사 환경(40Gy/s·70Gy/s)에서 예상 선량과 실제 선량이 정확히 일치함을 확인했다.

방사선 도달 위치 정확도 역시 기존 기준(1mm)보다 높은 0.4mm를 기록해 깊은 부위 암이라도 정상 조직 손상을 최소화하며 표적만을 정밀하게 타격할 수 있음을 입증했다.

조성구 교수는 “플래시 기술은 동일한 부위에 정상 장기와 종양이 함께 있더라도 종양에서만 강하게 반응하는 장점이 있다”며 “정상 장기 선량을 줄이면서 종양에는 높은 선량을 줄 수 있어 치료 효과를 극대화할 수 있다”고 설명했다. 이어 "특히 선량을 높여 조사할 수 있어 치료 효과를 보는 데 5회 미만의 치료도 가능할 것”이라고 말했다.

플래시 기술은 종양 크기와 조사 방식 등 추가 평가와 임상시험을 거쳐도 수년 후에 임상 현장에 적용될 예정이다. 삼성서울병원은 2024년부터 일본 스미토모중공업과 공동연구를 진행 중이다. 스미토모는 병원 내 양성자 치료기에 플래시 빔 구현을 위한 하드웨어와 패턴을 제공하고 공장 테스트를 거쳐 실험 안정성을 확보하도록 지원하고 있다.

조 교수는 "현재 전 세계 주요 양성자 치료기 제조사들이 경쟁적으로 플래시 기술 개발에 나서고 있으며 삼성서울병원 역시 안정적인 빔 생성과 선량 측정 기반을 마련해 임상 전환을 준비하고 있다"며 “실제 환자에게 안전하게 적용할 수 있도록 연구를 이어가겠다”고 밝혔다.

박희철 양성자치료센터장은 “환자가 짧은 시간에 더 적은 부담으로 치료받을 수 있도록 플래시 기술 연구에 집중하고 있다”라며 “더 많은 환자에게 희망이 될 수 있도록 노력하겠다”라고 말했다.

<참고 자료>

- doi.org/10.1016/j.net.2025.103749

[박정연 기자 hesse@donga.com]