Stereotactic LINAC Radiosurgery of Meningiomas

선형가속기를 이용한 뇌수막종의 뇌정위적 방사선수술

^*

가톨릭대학교 의과대학 신경외과학교실, 방사선종양학과교실,

의공학교실

류경식·손병철·김문찬·서태석

^***

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= Abstract =

Stereotactic LINAC Radiosurgery of Meningiomas

Kyung-Sik Ryu, M.D., Byung-Chul Son, M.D., Moon-Chan Kim, M.D., Tae-Suk Suh, Ph.D.,*** Chul-Seung Kay, M.D.,**

Sei-Chul Yoon, M.D.,** Joon-Ki Kang, M.D.

Department of Neurosurgery, Radiation Oncology,** Biomedical Engineering,***

The Catholic University of Korea, College of Medicine, Seoul, Korea

bjective：To evaluate the role of stereotactic LINAC radiosurgery in treatment of meningiomas, the authors retrospectively analyzed the result of radiosurgery in our institute.

Method：During last ten years, twenty patients underwent stereotactic LINAC radiosurgery(LINAC SRS) for meningiomas. The mean age of the patients was 51 years(22-78 years). The most common tumor location for radiosurgery was parasagittal, sphenoid wing and tentorial area. With regards to indications of radiosurgery for men- ingiomas, LINAC radiosurgery was done for primary treatment in six patients, for postoperative residual tumors in eleven patients, for postoperative regrowth in three patients. Mean tumor volume was 5.14cm

(0.28-15.1cm

), mean field diameter was 2.01cm(1.2-3cm). The mean marginal dose was 20.55Gy(13-30Gy). The follow-up evaluation was done annually with radiologic findings and clinical status. The mean follow-up period was 46.8(24- 120) months.

Result：In the radiologic response, the tumor volume was reduced in five(25%) of twenty patients, fourteen showed arrested growth(70%), but one patient showed increased growth(5%). In the clinical response, nine patients improved clinically(45%), ten patients was stable(50%) and one patient worsened during follow-up period. With regards to correlation with radiologic and clinical response, in nineteen patients who showed radiologic response to radiosurgery(decreased and arrested growth after radiosurgery), nine patients(47.4%) improved and ten patients (52.6%) showed no change, one patient(5%) had symptomatic radiation necrosis at four years after SRS, which needed craniotomy.

Conclusion：The overall control rate of meningiomas with LINAC radiosurgery was 95% in radiologic follow up and 95% clinically. The radiation complication rate was 5%. These results indicate that LINAC radiosurgery can be considered as safe and effective method for meningiomas.

KEY WORDS：Meningioma・LINAC radiosurgery・Radiation dose・Radiation necrosis.

서 론

뇌수막종의 치료는 종양과 함께 종양이 기원한 경막의 수

술적 완전제거가 가장 이상적인 방법이지만, 종양의 발생 위치나 두개강내 주요 혈관과의 관계에 따라 완전절제가 어 려운 경우가 있다. 완전 제거가 되지 않은 경우 재발의 원인 이 되고, 또한 환자가 고령이거나 전신상태가 불량하여 전 신마취하의 수술이 어려운 경우에 수술적 치료의 어려움이 있다. 이런 경우 대안으로 과거에는 고식적 방사선치료가

OOOO

*본 논문의 요지는 제5차 대한 정위기능 신경외과학 연구회 학술대회 (99.2.6)에서 일부 발표되었음.

이용되어 왔으나 최근에는 뇌정위적 방사선수술이 도입되어 수술과 상호 보완적으로 활발히 이용되고 있다. 저자들은 본 교실에서 1988년부터 선형가속기로 뇌정위적 방사선수 술을 시행한 뇌수막종 환자 중에서 2년 이상 추적관찰이 가 능하였던 20례의 환자를 대상으로 후향적 분석을 하여 보 고하는 바이다.

대상 및 방법

1988년 11월부터 뇌수막종으로 진단을 받고 선형가속기 를 이용한 뇌정위적 방사선 수술을 시행한 환자중 뇌정위적 방사선수술을 시행한 후 최소한 2년 이상 자기공명영상이 나 전산화 단층촬영으로 추적이 가능한 20명을 대상으로 하였다. 남자가 4례, 여자가 16례였으며 연령은 22세부터 78세까지 평균 51세였다. 추적관찰은 전산화 단층촬영 또 는 자기공명영상의 방사선학적 소견과 환자의 임상 상태를 기준으로 하였다. 대상환자의 부위별 분포는 상시상동부위 (parasagittal), 접형골부위(sphenoid wing), 천막부위(ten- torium)가 각각 4례로 가장 많았으며, 뇌정위적 방사선 수 술시 종양의 평균 용적은 5.14cm 3(0.28～15.1cm

), 시 준기(collimator)의 평균직경은 2.01cm(1.2～3cm)이었고, 평균 주변 선량(mean marginal dose)은 20.55Gy(13～

30Gy)이었다. 추적기간은 평균 46.8개월(24～120개월)이 었다. 총 20례 중 종양에 대한 일차적인 치료로 뇌정위적 방 사선 수술을 시행 받은 경우는 6례, 수술후 잔여종양(resi- dual tumor)으로 인해 시술한 경우가 11례, 수술후 다시 종양이 재발한 경우(recurrence) 시행한 경우가 3례였다.

이들 수술후 잔여종양 및 재발하여 뇌정위적 방사선 수술을 받은 14례는 재수술을 포함하여 총 17례의 수술이 뇌정위 적 방사선 수술을 시행하기 전에 시행되었으며 당시 종양의 아전적출은 9례, 부분적출은 8례였다. 본 교실에서 시행한 선형가속기를 이용한 뇌정위적 방사선수술은 크게 세 단계 로 이루어지며 첫번째는 좌표추적(target localization) 단 계로 저자들은 히치콕의 뇌정위 틀(Hitchcock’s Stereot- actic frame)을 국소 마취 하에서 고정한 후, 뇌정위 틀에 시준기(localizer)를 부착하고 조영 증강한 전산화 단층촬영 을 시행하였다

. 1～2mm 두께의 축상단면을 시행하여 종 양의 중심 좌표를 설정하고, 중심 좌표를 기준으로 좌우의 30′ , 60′ , 90′ 각도의 5개의 재조합 호형(reconstruction arc), 또는 좌우 20′ , 40′ , 60′ , 80′ 의 8개의 reconstruction arc를 구하였다. 두번째는 선량측정(dosimetry planning) 단계로 서 앞에서 구한 영상을 바탕으로 방사선 치료의, 방사선 물 리학자, 신경외과의사의 토론으로 종양 변연부에 대한 방사

선 선량(radiation dose) 및 시준기(collimator)의 크기를 결정하였으며, 각각의 방사선 호형 회전(radiation arc ro- tation)에서 두개강내 중요 구조(critical structure)를 보호 하기 위해 이에 따른 방사선 각도 및 선량을 결정하였다. 세 번째는 방사선 치료단계(treatment)로 NEC사와 Siemens 사의 6 Mev의 선형가속기를 이용한 치료를 시행하였다.

결 과

추적 방사선 소견상 25%에서 종양의 크기가 감소하였고 (Fig. 1), 70%는 변화가 없었으며(Fig. 2), 5%에서 1년후 크기가 증가하였다(Fig. 3). 이중 추적 1년에 종양의 크기 가 증가한 환자는 방사선 수술을 시행하기전에 이미 시력감 소 및 동안신경의 마비가 있었으며 추적하는 동안 임상적인 변화는 없었고 추후에 개두술을 시행하였다. 임상적인 추적 에서 종양의 크기가 감소되었거나 정지되어 방사선 수술의 효과를 나타냈다고 생각되는 19례중 9례(47.4%)에서 호전 을 보였고, 10례에서는 변화가 없었으며(52.6%), 1례에서 종양의 크기는 변화가 없었지만 방사선수술을 시행한지 4 년후에 방사선 괴사에 의한 종괴효과에 의해 임상적으로 악 화되어 개두술을 시행하였다(Fig. 4). 대상환자의 추적 관찰 한 결과를 Table 1에 요약하였다.

고 찰

대부분의 뇌수막종은 조직학적으로 양성이고 뇌실질로의

침윤없이 단순히 뇌를 압박하는 경우가 많아 비교적 수술이

용이하고 완전제거가 가능한 경우 재발없이 완치될 수 있는

종양으로 알려져 있다. 그러나 경우에 따라 완전제거가 어

려울 수 있으며, 종양과 종양이 기원한 경막의 수술적 완전

제거가 이루어지지 않을 경우 재발의 가능성이 높은 까다로

운 종양이기도 하다. 뇌수막종의 치료에 있어서 일반적으로

경과관찰(observation), 고식적 방사선치료(conventional ra-

diotherapy) 혹은 정위적 방사선수술(stereotactic radio-

surgery), 고식적 수술 후 방사선수술 또는 방사선치료 완

전적출(radical operation)의 치료 방법들이 있으며, 치료의

방법 선택에 있어 고려해야 할 조건으로 환자 측면의 인자

들과 외과의사의 인자, 종양자체의 위치와 특징 등을 고려

하여 치료하여야 한다. 종양이 정맥동과 인접해 있거나 정

맥동을 침범한 경우에는 정맥성 뇌경색(venous infarction)

의 신경학적 위험성 없이 완전 적출이 어려울 때가 있고, 뇌

기저부의 수막종은 인접한 뇌신경과 주요 혈관의 침범으로

수술후 신경학적 합병증발생의 위험성이 크며, 이런 종양의

Fig. 1. Case 3. LINAC SRS for postoperative residual meningioma. A：Pre-SRS contrast enhanced computed tomography showing a homogeneously enhancing mass in the right cavernous sinus suggesting postoperative residual cavernous sinus meningioma. B：Contrast enhanced computed tomography, taken 6 years after SRS, demonstrating a caver- nous sinus mass, which is stationary in size.

A A A

A B B B B

Fig. 2. Case 7. SRS for primary treatment of meningioma. A：Contrast enhanced computed tomography showing a in- cidentally detected meningioma on the tentorium cerebelli. B：Contrast enhanced computed tomography obtained 7 years after SRS demonstrating arrested growth without loss of central contrast enhancement.

A A A

A B B B B

경우 기원한 경막의 처리는 용이하지 않다

. Simpson은 종 양의 수술적 제거정도와 재발의 연관성에 대해 보고하였는 데 종양과 경막이 완전 적출된 수막종이라도 9%의 재발률 을 보이며, 종양 적출후 경막을 소작한 경우 19%, 아전적 출시는 약 40%의 재발률을 보인다고 하였다

. 이는 전산 화 단층촬영이 보편화되기 이전의 보고이며 방사선 영상이 발달한 최근에는 더욱 높은 재발율이 보고되고 있다

. 재발 한 뇌수막종은 지주막이 보존되어 있지 않아 뇌실질과 종양 의 경계가 뚜렷하지 않기 때문에 재수술로 완전적출을 하기 가 어려운 경우가 많다. 따라서 종양의 위치나 크기로 인해 수술적 접근이 어렵거나 전적출이 불가능한 경우와 고령이 거나 전신상태 때문에 수술의 위험성이 높은 경우에서 수술 이외의 다른 치료법이 필요하게 되었고, 분할 방사선치료 (fractionated external beam radiotherapy)와 선형가속기 나 감마나이프를 이용한 뇌정위적 방사선 수술이 대체 치료 방법으로 대두되고 있다. 수막종의 방사선치료의 효과는 이 미 입증되어 있는 상태로 여러 보고들이 있으며, Condra 등

은 방사선치료를 병행하지 않은 수막종의 경우 70%에서 종양증식이 있었음을 보고하고 있다. 수막종에 있어서 뇌정 위적 방사선 수술의 목표는 종양의 성장을 예방하고 신경학 적 기능을 보존하는데 있다

. 뇌수막종에 있어 선형가속기 를 이용한 뇌정위적 방사선 수술의 효과에 대한 여러 보고 중, Hakim 등

의 보고에 의하면 127명의 환자에서 시행한 155례의 수술에서 48례는 일차적인 치료로서, 107례는 보

조적인 치료로 사용하였으며, Freedom from progression 은 84.3%, 종양의 성장이 진행된 경우는 15.7%로 보고하 였다. 본원에서 시행한 방사선 수술의 증례는 20례로 대상 환자의 수가 적어 직접적인 비교가 될 수는 없다고 생각되 지만 본원에서는 평균 46.8개월의 추적기간동안 종양의 크 기가 감소 또는 정지된 증례가 20례중 19례였다.

또한 Hakim 등

의 보고에서 4.7%가 영구적인 방사선 수술의 합병증이 있었고 저자들의 경우 1례(5%)의 환자에 서 방사선 괴사로 인한 합병증을 보였다. 뇌기저부 수막종 에서 선형가속기를 이용한 뇌정위적 방사선 수술 결과를 보 고한 Chang 등

에 의하면 55례에서 종양의 크기 감소는 29%, 성장 정지가 69%이며 신경학적으로 호전된 경우가 27%, 안정적인 상태 유지가 62%이었으며 방사선 수술로 인한 일시적인 합병증이 18.2%, 영구적인 합병증이 5%라 고 보고하였다. Valentino 등

은 72례의 중두개와 뇌수막 종의 선형가속기를 이용한 뇌정위적 방사선 수술을 시행하 여 크기가 감소된 경우는 69.4%, 변화없는 경우는 25.0%

였음을 보고하였다. 감마나이프로 뇌정위적 방사선 수술을 시행한 Kondziolka 등

의 보고에 의하면 약 2년의 추적 이 가능하였던 경우 64%가 크기가 감소되었으며 32%가 변화가 없었고 4%가 증가가 있었다고 하였으며, 특히 뇌정 위적 방사선 수술을 시행한 경우라도 이후에 수술시 제거에 어려움이 없었다고 하였다. 현재 뇌 수막종에 대한 방사선 수 술의 결과를 보면 대개 80～90%의 종양이 방사선 수술로 성

Fig. 3. Case 12. Increased growth after SRS of meningioma. A：Contrast enhanced computed tomography before SRS showing postoperative residual meningioma at tuberculum sellae. The patient was referred from other hospital for LINAC SRS with resudual tumor despite two previous operations. She already had blindness and third nerve palsy. B：

Contrast enhanced computed tomography obtained one years after SRS, showing slightly upward growth of mass.

A A

A A B B B B

장이 감소 또는 정지를 보이는 것으로 보고되고 있으며 이는 본원의 경우와 정도의 차이는 있으나 비슷하다

. 뇌수막 종은 종양의 특성상 뇌정위적 방사선 수술에 이론적으로 매

우 적합한 종양이다

. 그 이유로는 종양의 경계가 비교적 분명하고, 주변 뇌실질로의 침윤이 없어 방사선 조사 변연 부 밖의 종양이 거의 없이 방사선 조사가 가능하다. 특히 정

Fig. 4. Case 8. Symptomatic radiation necrosis after SRS. A：Postoperative contrast enhanced computed tomography showing a recurrent falcotentorial meningioma. B：Contrast enhanced computed tomography obtained 3 years after SRS revealing irregulary enhanced parasagittal mass with surrounding brain edema. Corticosteroid treatment was given. C：Four years after SRS, surgical resection was performed for mass effect. The pathology revealed ra- diation necrosis.

A A A A

C

C C

C

B

B B

B

위적 방사선 수술의 steep한 radiation fall-off와 개념이 일치하여 고식적인 방사선 치료(conventional radiother- apy)보다 주위 정상조직의 방사선을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다

.

또한 작은 크기의 종양(직경 30mm이하)이라도 전산화 단층촬영 또는 자기공명영상에서 조영증강시에 주변 뇌조직 과 잘 구별되어 정위적 표적설정과 선량측정을 쉽게 할 수 있다. 종양의 성장속도가 느리기 때문에 방사선조사에 의한 세포독성 및 혈관 폐색(cytotoxic and obliterative vascu- lar effect)를 기대할 수 있는 시간이 있는 종양으로 생각된 다. 종양 주위의 경막이 등선량 변연부(peripheral isodose margin)에 포함될 경우 종양으로의 혈액공급이 차단되는 효과를 기대할 수도 있다

. 이는 이론적으로 보아 수술시 수막종이 발생한 경막의 제거와 유사한 효과를 기대할 수 있을 것으로 생각된다. 뇌정위적 방사선 수술과 연관된 합 병증은 주로 종양의 위치에 따라 발생하며, 인접한 뇌신경 과 중요혈관과 관련된 것이다

. 일시적인 신경학적 증상에 서 영구적 장애까지 다양하게 보고되고 있으며 이는 방사선 유도 탈수초 현상(radiation-induced demyelination), 축 색종창(axonal swelling), 소혈관 경색(small vessel infa- rction), 혈관내세포의 연속성소실(loss of endothelial cell

integrity)에 의한 것으로 설명되고 있다

. 저자들의 경우에 는 20례중 1례에서 방사선 괴사를 경험하였으며 스테로이 드 요법에 반응하지 않고 종괴효과를 나타내어 수술이 필요 하였다. 현재 세심한 치료계획(planning)에도 불구하고 큰 종양이나 중요 구조물과 인접해 있을 경우 합병증의 빈도가 증가하는 것으로 보인다

. 합병증과 관계되어서는 최대 방 사선량 및 종양내의 선량 비균질성이 중요한 변수로 분석되 고 있다. 특히 방사선 합병증은 비대칭적인 병변에서 다발 성 등선량 중심점(isocenter)을 가지고 시행한 경우 증가하 는 경향을 보인다

. 저자들도 비교적 넓은 부위에서 3cm의 시준기(collimator) 크기로 30Gy의 조사후 방사선 괴사가 발생함을 경험하였다. Shrieve 등

은 종양의 크기가 커서 뇌정위적 방사선 수술시 종양 주위 정상 조직의 방사선이 많아질 경우, 뇌정위적 방사선치료(stereotactic radiothe- rapy)를 추천하였으며 분할조사(fractionation)의 생물학적 장점을 가지고 있으면서 뇌정위적 방사선수술과 거의 동일 한 선량측정(dosimetry)을 할 수 있어 아급성 및 장기적 방사선 합병증을 감소시킬 수 있기 때문이라고 하였다. 그 러나 Kondziolka 등

은 두개기저부의 뇌수막종에서 시행한 분할조사 방식의 방사선 치료에서 20명중 4명이 심각한 합 병증을 나타내었다고 한 맥길 대학의 보고를 예로 들어 현

Table 1. Clinical summary in 20 patients Case Age/Sex Tumor location Reason

of SRS*

Volume (cm

)

Marginal dose(Gy)

Isodose line(%)

Collimator size(mm)

F/U (months)

Result

(size) Result(clinically) 1 F/49 parasagittal,frontal primary 3.12 20 80 2 120 arrested stationary 2 M/74 tentorium primary 1.54 18 70 1.5 108 arrested improved 3 F/29 petrous apex residual 7.97 16 80 1.5 75 arrested stationary 4 M/49 sphenoid wing residual 5.49 20 70 2.5 82 arrested stationary 5 M/35 ventricular trigone recur 8.79 23 60 2 48 arrested improved 6 F/41 tuberculum sellae residual 4.56 20 80 2 60 decreased improved 7 F/62 tentorium primary 12.57 30 80 3 50 arrested stationary 8** F/57 falcotentorium residual 6.72 30 80 3 36 arrested aggrevated

9 F/60 sphenoid wing residual 4.3 20 80 2 48 arrested stationary 10 F/45 petroclival residual 7.03 17 80 3 24 arrested stationary 11 F/45 parasagittal, frontal residual 1.50 22 80 1.4 24 arrested improved 12*** F/22 tuberculum sellae recur 2.68 18 80 1.4 28 increased stationary 13 F/52 parasagittal, frontal residual 3.43 20 80 1.6 31 arrested improved 14 F/54 sphenoid wing recur 7.46 17 80 2 27 decreased improved 15 M/49 cavernous sinus residual 4.95 22 40 2 25 arrested stationary 16 F/47 parasagittal, frontal residual 3.24 24 80 2 37 decreased improved 17 F/63 sphenoid wing primary 0.28 24 80 1.2 33 arrested statioanry 18 F/61 falcotentorium residual 15.01 13 80 3 24 decreased improved 19 F/79 tentorium primary 1.34 20 80 1.2 25 arrested stationary 20 F/47 tentorium primary 0.78 17 80 1.8 31 decreased improved

*SRS-stereotactic radiosurgery, **a case of radiation necrosis,

***a case of incresed tumor size after SRS, which needed craniotomy later

재의 분할조사 방사선치료의 가장 큰 단점은 영상에서 보이 는 종양의 모양을 정형화(conformation)하지 못하는데 있 으며 정형화된 방사선수술(conformal radiosurgery)이 방 사선치료보다 효과가 있을 것이라고 주장하고 있다. 현재까 지는 뇌정위적 방사선 수술과 뇌정위적 방사선치료에 대한 결론이 나지는 않은 상태로 향후 크기가 큰 수막종에 대해 서는 뇌정위적 방사선 수술과 뇌정위적 방사선치료의 결과 에 대해 보다 더 장기적인 관찰과 비교가 있어야 할 것으로 사료된다.

결 론

뇌 수막종에 대한 선형가속기를 이용한 뇌정위적 방사선 수술은 안전하고 효과적인 방법으로 사료되지만 합병증의 발생을 감소시키기 위한 세심한 연구가 계속 필요하다고 생 각된다.

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전화：02) 590-2569, 1450, 전송：02) 594-4248 E-mail：[email protected]

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