▲온열치료 전문가 강상만 칼럼니스트
지난 칼럼 15편에서 위라(wIRA) 기술이 적용된 표재성 온열치료기 하이드로선 750/575 기기에 대한 다양한 적응증에 대해 살펴보았다. 이번 칼럼에서는 위라(wIRA) 기술이 표준 치료 중 하나인 방사선치료와 동시에 적용하는 치료 방식에 대하여 알아보고자 한다.
이 새로운 치료법을 위하여 하이드로선 사와 스위스의 방사선종양학자 M. Notter박사는 하이드로선750, 2대를 동시에 사용해 치료에 적용할 수 있는 방안을 설계하였으며, 마침내 완성된 새로운 기기를 TWH-1500(각주 1) 이라는 모델로 출시하게 되었고, 이 기기는 재발 유방암(LRBC)(각주 2)에 최우선으로 적용하였다.
필자는 이 새로운 기기의 구상 시점부터 설계와 응용에 이르기까지 모든 과정을 지켜본바, 개발 당시에 독일 정부의 까다로운 의료기기 허가 요건에 부합할 수 있도록 안정성과 안전성, 인체 독성 및 유효성에 대한 수많은 실험과 결과 보고 등 수차례 시행착오 끝에 비로소 임상에 적용할 수 있었던 매우 가치 있는 장비라는 점을 미리 밝히고 싶다.
2009년 장비의 개발 초기를 상기해 보면, TWH-1500에 장착된 특수 카메라 1대의 가격이 무려 4만 유로(당시 한화 약 4천 8백만 원 상당)였다. 실시간 온도 측정 특수 카메라 2대와 고온 경보 센서(Pyrometer)까지 장착하는 재료비만 해도 1억이 훌쩍 넘는 비용이 들어간 셈이다. 여기에 카메라로 측정된 신체 온도를 실시간 모니터링하여 온도 분포를 구현해 내는 전용 소프트웨어 개발비까지 더한다면 만만치 않은 개발 투자였다. 그 당시 독일 온열종양학회(DGHT)에서 개발 현황을 발표할 때, 과감한 개발비용에 학회 회원들이 크게 놀라움을 표했던 순간이 지금도 필자의 머릿속에 선하며 잊을 수 없는 광경으로 남아있다.
TWH-1500은 하이드로선 750/575와 마찬가지로 표재성 온열치료기(Superficial Hyperthermia)에 해당한다. 그러나, 크게 다른 점은 2대의 조사기를 사용해 보다 넓은 조사범위가 가능하며, 타깃 조사 부위 피부 속 25mm에 이르기까지 실시간 온도 감시 및 분포를 체킹하고 치료 제어가 가능하며 치료 상태를 리얼 타임으로 모니터를 통해 확인 가능하다는데 있다.
원발 유방암이 표준 방사선 치료 후 재발할 경우, 기존의 TNM(종양의 표준분류 기준)분류 상 재발유방암(LRBC)에 대한 더 이상의 재방사선(re-RT) 치료는 프로토콜 상 시행이 불가능하다. 이에 Notter박사는 국소적이나 넓은 부위로 퍼져있는 재발 유방암(LRBC)을 치료할 수 있는 목적으로 TWH-1500을 개발하였으며, 임상을 통해 재방사선(re-RT) 치료와 동시에 표면 온열치료(sHT)를 시행한 결과 거의 독성 없이 재발 유방암(LRBC)의 국소 종양 제어 및 치료 반응이 유망하다는 매우 긍정적인 결과를 얻었다.
Notter박사는 초기 Pilot 실험에서 피부 비접촉•비냉각식 고해상도 적외선 카메라를 장착해 위라(wIRA) 기술이 탑재된 TWH-1500 시스템에 연결해 사용했다. 이는 표면 온열요법(sHT)을 시행 중 온도 감시 카메라의 비디오 출력을 이용해 적외선 침투 이미지를 실시간으로 보며 제어할 수 있다. 이를 통하여 종양 퇴행 및 급성 피부 반응과의 상관 관계 및 종양과 정상 조직에서 달성된 온도 분포의 정확한 분석을 얻었다. TWH-1500으로 가온 후 1~5분 이내에 환자는 즉시 옆에 위치한 선형가속기에서 4~6 MeV 전자, 단일 선량 2.5~4 Gy, 총 선량 20~25 Gy를 일주일에 1~2회 저분할로 재방사선조사(re-RT) 받게 했다.
이 초기 실험은 2009년 9월부터 2010년 5월까지 광범위하게 사전 치료된 국소 진행성 흉벽 재발 환자 6명에게 8개 부위를 치료한 결과로 2011년 독일 쾰른에서 독일 온열종양학회(DGHT) 및 국제 임상 온열학회(ICHS) 공동주최로 열린 학술대회에서 발표했다. 그는 보고에서 모든 증상에 잘 반응하여 2건의 완전 관해와 6건의 부분 관해를 달성했음을 밝혔다.
이 보고에서 TWH-1500으로 시행한 온열치료의 결과를 분석해 보면, 동적 적외선 측정을 통해 냉점과 열점, 흉터, 과다색소침착, 종양 결절 및 확장을 비교적 쉽게 감지할 수 있었고 과열된 부위의 공간 온도 기록도 가능해졌다. 0.1℃의 온도 차도 확연히 구별해 시각화했으며, 종양 결절은 목표 온도 42.5~43.2℃ (Tmax)에 도달했고, Tmin은 41.5~42.2℃였다. 정상 조직: Tavg 38.8 – 39.4℃, Tmax 43.2℃, Tmin 37.7℃. 흉터 부위는 최대 43.2℃ (Tmax)까지 온도가 상승했지만, 흉터는 큰 손상 없이 보호되었다.
그는 학회에서 공개된 첫 경험의 결과에 대해 재방사선치료(re-RT) 와 wIRA기반 표면 온열치료(sHT)를 동시에 수행 시 흉벽 재발 초기 치료에 유망하다고 결론지을 수 있다고 언급하였다. 또한, 효과적이고 안전한 표면 가열을 통해 방사선 선량의 과도 또는 과소 선량의 위험을 줄일 수 있으며, 열 흡수로 인한 생리학적 반응에 의해 종양 퇴행, 대사 과정, 피부/피하 조직의 염증 변화는 물론 혈액 순환 및 방사선으로 유도된 변화를 감지할 수 있어 치료의 질이 크게 향상됐다고 보고했다.
▲[그림1] 하이드로선 사의 재발유방암 치료기 TWH-1500
지금까지 출판된 여러 연구 보고서에 따르면, 국소 재발 유방암(LRBC)의 치료에, 표재성 온열요법(sHT)을 사용하는 것에 대한 관심이 증가하고 있음을 발견할 수 있다.
특히, 절제 불가능한 병변의 경우, 이전 방사선 조사 및 여러 약제에 의한 약물요법에 대한 저항성, 온열요법(HT) 및 방사선 재조사(re-RT)를 결합하여 총방사선 선량을 줄일 수 있다. 이는 방사선을 재조사(re-RT)할 때 필요한 치료 유효량이 누적 독성으로 인해 제한되는 경우 종양 제어를 위한 유망한 치료 옵션이 될 수 있다.
또한 Oldenborg(2017) 등에 논의한 바와 같이 약물요법(예: 내분비 치료, 세포증식억제 치료 또는 표적 치료) 옵션은 저항성 또는 예상되는 독성으로 인해 종종 제외될 수 있다.
온열요법은 효과적인 방사선 민감제 역할을 하는 것으로 여러 보고에 의해 이미 입증되었다. 따라서, 각 원발성 유방암에 비해 혈관화 및 산소화 상태가 현저히 낮은 국소 재발성 유방암(LRBC)의 치료 효과와 관련성이 높다고 본다.
표면온열치료(sHT)와 재방사선치료(re-RT)간에 최적의 시너지 효과를 얻으려면 두 치료 간의 시간 간격이 최대한 짧아야 하며, 조직 온도는 DNA 복구를 차단할 만큼 충분히 높아야 한다는 점이다. 또한, 방사선요법(RT)에 의해 유도된 항종양 면역 반응은 온열요법(HT)과 저 분할 방사선 치료 일정과 병용해 강화될 수 있다.
최근 무작위 임상 시험, 단일군 연구 및 후향적 분석을 기반으로 한 여러 리뷰의 메타 분석과 체계적 검토를 통해 재발 유방암(LRBC) 치료에서 방사선치료(RT)와 표면 온열치료(sHT)를 병용하는 효과가 입증되었다. 절제 시 "미세 질환"이 있거나 수술 절제면과의 마진(Margin)으로 인해 고위험 상황인 경우 국소 재발 수술 후 온열요법을 보조 재방사선 치료(re-RT)와 병용할 수도 있다. 종양 병변의 크기는 종종 종양 반응 및 국소 제어율이 가장 중요한 질병 관련 요인으로 설명된다.
Notter박사의 첫 경험은 동료의사들의 큰 호응에 힘입어 2009년 9월부터 2019년 9월까지 재발유방암 환자 201명에게 284 부위에 대한 다기관 동시요법으로 치료가 시행되었으며 후향적 분석의 결과가 마침내 2020년 국제저널 “Cancer” 에 게재됐다.
<2부에서 계속>
각주:
1. TWH-1500: Non-contact Real time Thomography-guided wIRA Superficial Hyperthermia-1500, 하이드로선사 및 스위스 Markus Notter박사(방사선종양학전문의)에 의해 개발된 표재성온열치료기로 피부에 접촉하지 않고 실시간 온도 감시가 가능한 위라(wIRA) 기술 기반 기기이다. 이 기기를 통하여 재발유방암(LRBC)에 대한 기존의 TNM 표준 분류가 아닌 새로운 분류기준을 수립하여 재방사선(re-RT)+표면온열치료(s-HT)를 동시요법으로 수행할 시 재발유방암(LRBC)에 대한 국소 종양제어 및 반응률이 매우 향상된 유망한 결과를 얻게 된 새로운 치료법을 제시한다.
2. 재발유방암(LRBC): Locally Recurrence Breast Cancer, 여기에 언급된 재발유방암은 국소적이나 크고 넓게 분포하거나 감염을 동반하여 국소 제어가 어렵고 방사선 치료를 다시 조사할 수 없는 경우 적용할 수 있는 새로운 치료방식에 해당한다.
References:
Hyperthermiesymposium Köln 10.-11.9.2010
Erste Erfahrungen mit dynamischer Infrarotbild gesteuerter Hyperthermie & Wiederbestrahlng beim rezidivierendem Mammacarcinom , MARKUS NOTTER, JEAN-FRANÇOIS GERMOND, SERVICE DE RADIOTHÉRAPIE, HNE, LA CHAUX-DE-FONDS (CH)
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Markus Notter , Andreas R. Thomsen, Mirko Nitsche, Robert M. Hermann,, Hendrik A. Wol, Gregor Habl, Karin Münch, Anca-L. Grosu, Peter Vaupel, Combined wIRA-Hyperthermia and Hypofractionated Re-Irradiation in the Treatment of Locally Recurrent Breast Cancer: Evaluation of Therapeutic Outcome Based on a Novel Size Classification, Cancers 2020, 12, 606
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