정위방사선수술(radiosurgery)은 고정밀·고용량의 치료 양식으로서 방사선 치료 분야를 혁신해 왔다. 정위방사선수술의 물리학적 원리는 그 설계와 시운전에 필수적으로 반영된다. 이 기술은 3차원 영상, 고정(immobilization), 설정(setup), 환자 자세(patient positioning)를 기반으로 하여 밀리미터 이하(sub-millimeter) 범위 내의 정확도를 유지한다. 그러나 생물학적 효과를 유발하는 물리적 과정들을 이해하는 것이 특히 중요하다. 현재 정위방사선수술( SRS, stereotactic radiosurgery )은 표적에 고용량의 방사선을 정밀하고 정확하게 전달하여, 생존 가능한 종양을 효과적으로 절제(ablating)하면서도 주변 정상조직에 대한 선량을 최소화하고 손상을 예방할 수 있다는 점에서 뇌종양 치료에서 주요한 역할을 하고 있다. 이러한 새로운 양식의 기저가 되는 생물학적 기전은 아직 완전히 규명되지 않았다. 현재의 증거는 분할 1회당 약 10 Gy 이상의 선량으로 시행하는 SRS가 종양에서 혈관 손상을 유발하며, 그 결과로 이차적 및 추가적인 종양세포 사멸이 발생함을 시사한다. 이어지는 종양세포의 악화는 종양 특이적 항원(tumor-specific antigens)을 대량으로 방출하여 항종양 면역 반응을 증강시키고, 종양의 재발 및 전이를 억제한다. 따라서 정위방사선수술의 방사선생물학(radiobiology)은 물리적 정밀성과 생물학적 반응의 복합적인 상호작용으로 이루어져, 암과의 싸움에서 강력한 도구가 된다.

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