LINAC – 치료용 방사선을 만드는 방법

방사선으로 암환자를 치료하기 위해서는 먼저 의료용으로 쓸 수 있는 고에너지의 방사선이 필요합니다. 하지만 치료용 방사선은 어떻게 만들어지는 걸까요? 오늘은 방사선 치료를 위해 치료용 방사선을 제작하는 전문 기계인 “LINAC”에 대해 알아보겠습니다.

 

‘LINAC’ 이란 무엇인가요?

 

LINAC(Linear Accelerator, 선형입자가속기)은 방사선 치료를 위해 치료용 X선과 전자를 생성하는 기계로, 1950년대부터 암 치료를 위한 방사선 요법에 사용되었습니다. 선형입자가속기를 이용해 전자를 매우 빠른 속도로 가속시켜 텅스텐 같은 금속에 쏘게되면 그 상호작용의 부산물로 치료용 X선이 생성됩니다. 선형입자가속기는 X선을 생성하는 것뿐만 아니라 치료용 고에너지 전자 역시 생성할 수 있는 다목적 기계입니다.

 

LINAC을 가동하면 우선 전자기파를 사용하여 전자를 매우 빠른 속도로 가속시킵니다. 그런 다음 그 빠른 속도의 전자 빔을 텅스텐 원자와 충돌시켜 X선을 생성합니다. 이런 원리를 이용해 여러 가지 암의 유형과 치료 계획에 사용될 의료용 방사선을 생성할 수 있습니다. 선형입자가속기는 컴퓨터로 제어하기 때문에 치료 계획에 필요한 정확한 양의 방사선을 정밀하게 방출할 수 있어 암세포 주변의 건강한 세포에 가는 손상을 최소화하면서 암세포를 효과적으로 파괴할 수 있게 해 줍니다.

관련 링크: 분당차병원 방사선종양학과 – 암을 치료하는 방사선치료장치에 대하여

 

LINAC의 구성요소

 

LINAC을 구성하는 부품과 장치들은 여러 가지가 있는데, 여럿이 하나로써 작용해 방사선 치료에 사용되는 고에너지 X선 빔을 만들어내고, 건강한 조직의 손상을 최소화하면서 암세포를 파괴하는 데 필요한 정확한 양의 방사선을 방출할 수 있습니다. 치료용 X선을 만들 뿐만 아니라 작동 파츠를 조금 바꾸어 주게 되면 방사선 치료용 전자 빔 또한 생성할 수 있는 다재다능한 기계입니다.

 

이번에는  LINAC 기계를 구성하는 다양한 구성 요소에 대해서 알아 보도록 합시다.

RF 파워 발전기 (RF Power Generator)

• 전자를 고속으로 가속하는 데 필요한 주파수 에너지를 생성합니다.

전자총 (Electron Gun)

• 전자를 생산하여 발사하는 장치입니다. 전자는 가속되어 기계의 나머지 부분으로 전달됩니다.

도파관 (Accelerating Waveguide)

• 도파관은 전자가 이동하는 속이 빈 튜브로, 전자의 방향을 지정하고 집중시킬 수 있습니다. 전자 빔을 가속시키는데 사용되는 장치인 클라이스트론과 마그네트론은 전자가 도파관을 통과할 때 전자의 에너지를 증가시키는 데 사용되는 일종의 증폭기입니다. 클라이스트론은 마이크로파의 힘을 증폭시키는 반면, 마그네트론은 무선 주파수의 힘을 증폭시킵니다.

휨용전자석 (Bending Magnet)

• 휨용자석은 전자의 진행 방향을 올바른 방향으로 조종하고 전자가 기계를 통과할 때 집중되어 포커스를 유지하도록 도와줍니다.

X선 표적 (Xray Target)

• LINAC에서 생성된 고에너지 전자가 X선으로 변환되는 지점입니다. 표적은 일반적으로 텅스텐으로 만들어지며 전자가 가속되는 구조의 끝에 위치합니다. 고에너지 전자가 표적과 반응하는 과정에 부산물로서 X선이 발생하게 됩니다.

평탄화 필터 (Flattening Filter)

• 보다 균일한 X선 빔을 생성하는 데 사용됩니다. X레이 속의 저에너지 부분을 더 많이 흡수하여 빔의 에너지 고저차를 줄이고 스펙트럼의 분포를 평평하게 합니다.

콜리메이터 (Collimator)

• X선 빔을 치료 중인 종양의 모양과 일치하도록 형성하는 데 사용됩니다. MLC (Multi-Leaf Collimator)는 하나하나 위치를 조정할 수 있는 세밀한 금속 판(Leaf)을 조정해 종양의 모양에 맞게 보다 정밀한 모양의 X선을 생성하는데 사용됩니다.

관련 링크: 울산의대 방사선종양학과 – 최신선형가속기를 이용한 정밀방사선치료: 방사선수술, 영상유도방사선치료, 호흡동조방사선치료

 

맺음말

선형가속기에는 RF 발전기, 전자총, 도파관, 전자석, X선 표적 등의 여러 가지 핵심적인 요소들이 함께 작용하여 암세포를 파괴하는 데 효과적인 고에너지 X선 및 전자 방사선을 생성하는 아주 중요한 치료 도구입니다. LINAC 기계의 사용은 항상 자격을 갖춘 의료 전문가의 감독 하에 이루어지고 확립된 프로토콜 및 지침을 따라서 이루어지기 때문에 치료에 필요한 정확한 양의 방사선을 정확한 종양의 위치에 전달해주는, 암과의 싸움에서 유연성과 정밀성을 보장해 주는 아주 중요한 무기입니다.