방사선치료와 좌표계

일반적으로 방사선 치료는 환자의 체내에 위치한 종양 세포들에 방사선을 조사해서 종양 세포들이 파괴되도록 합니다. 여기서 두 가지 중요한 이야기를 할 수 있습니다. 눈치채셨겠지만, 두 가지 모두 위치에 관련된 이야기입니다;

• 첫 번째로, 몸 안 어느 곳에 종양 세포들이 있는지, 즉, 종양 세포들의 위치입니다. 방사선으로 파괴하고자 하는 종양 세포들의 위치와 그 주변에 분포한 정상 조직들 또는 내부 장기들에 대한 정보를 확인하는 것으로 진단 diagnosis 과정에서도 확인하지만, 방사선 치료가 결정된 이후에는, 방사선 종양학과에서 simulation이라는 과정을 거치게 됩니다. 인체 내부의 해부학적인(경우에 따라서는 추가적으로 생리학적인) 정보를 얻기 위해서는 각종 영상장비들을 사용하게 되는데요, CT, MRI, PET 등의 영상장비에 대해서는 나중에 보다 자세히 이야기하도록 하지요.
• 두 번째로는, 치료실에서의 위치입니다. 위에서 언급한 simulation 과정에서 확인한 3차원적인(또는 4차원적인) 위치 정보를 이용하여, 어느 곳에 얼마만큼의, 그리고 어떤 종류의 방사선을 조사할지를 계획하게 되는데요, 이러한 일련의 과정을 치료계획이라고 합니다. 여기서 가장 근본을 이루는 가정은, 치료계획에서 설정한 종양세포들의 위치, 그리고 주변의 정상조직들의 위치들을 치료실에서 정확하게(허용오차 이내에서) 재현, 또는 정렬 alignment 한다는 것입니다.  

임의적으로 두 가지로 나누어서 이야기하기는 했지만, 사실 이 두 가지는 서로 떼려야 뗄 수 없는 상관관계를 가지고 있습니다. 즉, 방사선 치료를 위한 3차원적인 해부학적 정보를 이용하여 치료계획을 세우고, 치료실에서는 치료계획에 이용한 해당 위치정보를 다시 재현해야 합니다. 그래야만, 정확하게 계획한 대로, 종양세포에 최대한의 타격을 가하면서 주변 정상 조직에는 최소한의 피해를 남길 수 있습니다.

 

물리학에서는 좌표계 coordinate system을 이용하여 다양한 물리현상들의 일반적인 법칙들을 표현합니다. 방사선 치료에서는 직교 좌표계 cartesian coordinate를 치료 부위에 도입해서, 어느 곳에, 어떠한 방식으로 방사선을 조사할지 계획하고, 계획대로 치료가 진행되도록 치료실에서도 동일한 좌표계가 다시 재현되도록 setup 합니다. 물론 인체는 강체 rigid body 가 아니기 때문에, 두 개의 좌표계의 원점을 정확하게 맞추어도, 해부학적으로 완벽하게 동일하지 않습니다. 호흡에 의한 움직임, 시간 경과에 따른 변화(살이 빠진다든지), 근육의 경직 등, 다양한 원인들에 의한 변화가 있을 수밖에 없고, 당연히 이러한 변화를 최소화하고자 하는 노력들이 도입되게 됩니다. 변화를 최소화하는 노력들에 대해서는 다음에 따로 다루도록 하겠습니다.