서     론

   방사선 수술은 뇌동정맥 기형을 위한 효과적인 치료법의 하나이며,¹²⁾ 특히 뇌심부에 위치한 동정맥 기형은 수술적 치료가 심각한 합병증이나 후유증을 남기게 되므로 방사선 수술이 안전하고 효과적인 유일한 치료법이 되기도 한다.¹⁴⁾
   방사선 수술에 의한 혈관 폐색율은 60~85%이며,^1)9)14) 뇌혈관 조영 검사상 확인된 혈관 폐색율은 약 70~80% 정도로 보고되고 있다.⁹⁾¹⁰⁾ 시신경로에 발생된 뇌동정맥 기형을 방사선 수술로 치료하는 경우 치료 목표는 시력을 유지하면서 병변은 효과적으로 폐색 시키는 것이다. 방사선 수술을 시행하는 경우 시력 상실을 유발하지 않기 위해서는 시신경이나 시신경교차 부위에 8 Gy 정도의 조사선량이 안전하다고 인정되고 있으나,¹³⁾¹⁶⁾ 시신경계를 침범한 뇌동정맥 기형의 방사선 수술에 의한 시신경 계통의 장애가 어느 정도 유발되는지는 확실하지 않다. 
   본 저자들은 시신경로 주변인 해마(hippocampus)에서 시삭(optic tract)에 걸쳐 발생된, 시신경로를 침범한 뇌동정맥 기형 환자 2예에서 linear accelerator(LINAC)을 이용한 방사선 수술을 시행하고, 시술 후 5년간 시력 및 시야 결손의 변화 여부를 추적하여 그 결과를 보고 하고자 한다.

증     례

1. 증  례 1
   전간을 주소로 내원한 42세 남자환자로 뇌전산화 단층촬영 및 뇌자기 공명 영상 검사상 우측 해마에서 대뇌 기저핵 부위까지 침범한 조영 증강을 동반한 병변이 관찰되어 뇌혈관 조영 검사를 시행하고 시신경계를 침범한 뇌동정맥 기형(nidus：2×2×2.5 cm)을 진단하였다. 타병원에서 2차례에 걸친 색전술을 시행한 후 본원으로 전원 되었으며, 전원 당시 신경학적 검사상 이상 소견은 관찰되지 않았고, 우측 및 좌측 시력은 0.8/1.0 이였으며, 시야 검사상 시야는 정상 이었다(Fig. 1A).
   방사선 수술 시에 영상 융합(image fusion)을 위해 안구를 포함하는 뇌자기 공명 영상 검사(2 mm in slice thickness)를 수술 전날 시행하였다(Fig. 2A). 수술 당일에는 뇌정위적 조영증강 뇌전산화 단층촬영 검사(3 mm in slice thickness) 및 뇌정위적 뇌혈관 조영 검사(Fig. 2C) 를 시행하고, 병변 부위를 방사선 수술용 software(BrainSCAN 3.53 version, BrainLab, Germany)를 이용하여 3차원 입체 영상을 편집하고 영상 융합을 통하여 뇌전산화 단층촬영 및 뇌자기 공명 영상 검사에서 관찰 된 병변이 뇌혈관 조영 검사상 병변과 일치하는지 확인하였다(Fig. 3). 병변인 뇌동정맥 기형에 18 Gy가 조사 되도록 하기 위해 10, 15, 20 mm collimator, 3개 isocenter를 이용하였으며, 80% isodose line이 병변의 marginal dose가 되도록 조정한 후 방사선 수술(maximal dose: 22.5 Gy)을 시행하였다. 정상 조직인 시신경과 시신경교차에는 4.5 Gy 20% isodose line이 조사되었다. 방사선 수술 직후 머리에 고정하였던 뇌정위 장치를 제거하고 신경학적 이상 소견 없이 수술 후 8일째 퇴원하였다. 
   방사선 수술 후 주기적인 외래 추적을 시행하였으며, 방사선 수술 후 5년이 경과된 시점에 측정한 시력은 1.0/1.0으로 병변 측의 시력은 오히려 호전되었고, 시야도 정상으로 유지되고 있었다(Fig. 1B). 방사선 수술 후 5년이 경과한 후 추적 시행한 뇌혈관 조영술과 뇌자기 공명 영상 검사상 뇌동정맥 기형은 완전 소실된 것을 확인 할 수 있었다(Fig. 2B, D).

2. 증  례 2
   의식 저하를 주소로 내원한 34세 여자환자로 우측 대뇌 기저핵부 출혈을 발생시킨 뇌동정맥 기형(nidus：1×1.5×1 cm) 소견이 뇌혈관 조영 검사상 확인되어 타병원에서 1차례 색전술을 시행한 후 본원으로 전원 되었다(Fig. 4A). 신경학적 검사상 이상 소견은 관찰되지 않았고, 우측 및 좌측 시력은 0.5/0.4, 시야는 정상 이였다. 
   방사선 수술은 색전술 후 3개월에, 증례 1과 동일한 방법으로 시행하였다. 뇌동정맥 기형에 18 Gy (marginal dose, 2 isocenter, 70% isodose line)를 조사하였으며, maximal dose는 22.5 Gy 이었다. 정상 조직인 시신경과 시신경교차에는 7.7 Gy 30% isodose line이 조사되었다. 방사선 수술 후 2일째 신경학적 이상 소견 없이 퇴원하였다.
   방사선 수술 5년 후 시행한 추적 검사상 시력은 0.6/0.6으로 양안에서 모두 호전 (특히, 병변 측의 시력이 더 호전됨) 되었다. 추가적인 시야 결손은 초래되지 않았으며, 추적 뇌자기 공명 영상 검사상 뇌동정맥 기형은 남아 있으나 크기는 감소된 소견을 관찰 할 수 있었다(Fig. 4B).

고     찰

   뇌기저핵, 시상, 뇌교 등과 같은 뇌심부에 발생하는 뇌동정맥 기형은 전체 뇌동정맥 기형의 23~44% 이며, 수술적 치료는 4~11%에서만 시행되고 있다. 이는 수술적 치료가 심각한 합병증이나 후유증을 남기게 될 위험성이 있기 때문이다.⁷⁾ 따라서 방사선 수술이 안전하고 효과적인 치료법이다.¹⁴⁾
   뇌심부의 뇌동정맥 기형은 뇌표면의 뇌동정맥 기형에 비해 방사선 수술에 의한 혈관 폐색율이 낮고, 방사선 수술과 연관된 합병증이 높다고 알려져 있다. 그러나 삼차원적인 영상 검사를 통한 적절한 방사선량을 이용하여 효과적인 치료가 될 수 있어 방사선 수술이 뇌심부 뇌동정맥 기형의 첫 번째 치료법으로 인정되고 있다.⁷⁾⁸⁾ 그러나 뇌심부의 뇌동정맥 기형에 방사선 수술을 시행하는 경우 병변 주변의 중요한 뇌 구조물들이 조사선량을 제한하기 때문에 치료가 실패하는 요인이 되거나, 치료 후 심각한 장애를 유발하는 요인이 된다.²⁾ 
   본 저자들은 시신경 경로 주변에 발생한 뇌동정맥 기형을 치료하기 위해, 시력 장애의 발생 위험성을 예견하였으나, 병변에 충분한 방사선을 조사하지 못하는 경우에 발생할 수 있는 위험성을 고려하여 시신경계의 손상을 감수하기로 하고 치료 용량인 18 Gy를 조사하여 방사선 수술을 시행 하였다. 한 환자에서는 뇌동정맥 기행이 완전히 소실되었고, 나머지 한 례에서는 크기는 감소하였으나 남아 있는 병변이 방사선 수술 후 5년이 경과한 시점까지 관찰되었지만 시야 결손 등의 시신경 기능에는 전혀 장애가 발생하지 않았다. 
   본 저자들이 치험한 두 증례에서는 모두 방사선 수술 후에 시력이 호전되는 소견이 확인되었다. 이러한 소견은 방사선 수술에 의해 뇌동정맥 기형의 크기가 감소하면서, 압박받던 시신경이 감압되어 시력이 호전되었을 가능성과, 뇌동정맥 기형이 방사선 수술로 점차 소실되면서, 뇌동정맥 기형 부위로의 만성적인 혈류 단락(blood flow shunting)에 의해 허혈 상태에 있던 시신경로의 혈류가 개선되면서 정상 시신경의 기능이 호전되었을 가능성이 가능한 설명이 될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 시신경로 중에서도 시삭 부위는 시신경이나 시신경 교차부와 달리 뇌기질의 일부로서, 방사선에 의한 손상에 상대적으로 강한(radio-resistant) 것도 가능한 사유의 하나일 것으로 예상된다. 이 경우라면, 시삭 부위에 발생하는 뇌동정맥 기형을 치료 할 때에는 시신경이나 시신경교 부위에 조사되는 선량을 8 Gy 이하로 조정하고 뇌간에 조사되는 선량만 고려한다면 치료 선량을 결정하는데 문제가 없을 수도 있다는 것을 의미하므로 중요한 의미가 있다고 생각된다.
   방사선 수술에 의한 뇌동정맥 기형의 혈관 폐색율은 최근 뇌혈관 조영 검사상 확인된 폐색율이 약 70~80%라고 보고되고 있다.⁹⁾¹⁰⁾
   방사선 조사를 받은 혈관에 나타나는 초기의 변화로는 부종, 퇴화, 내피세포들의 괴사, 혈전 형성, 혈관벽의 균열 및 점상 출혈 등이 있고, 점차 퇴화와 섬유화가 되어 림프구와 혈장세포가 혈관 주위로 침윤한다. 손상된 내피세포들은 증식을 하게 되고, 혈관벽의 융합성(confluent), 섬유화, 무세포성 괴사, 유리질 비후가 발생되어 혈관의 완전한 폐색을 일으키게 된다.⁵⁾
   Lunsford 등의 결과에 의하면 방사선 수술 후 2년이 경과한 시점에 시행한 추적 뇌혈관 조영술상, 뇌동정맥 기형이 1 cm³ 이하인 경우는 100%, 1~4 cm³인 경우는 85%, 4~10 cm³인 경우는 58%의 소실을 보였다고 하여 병변의 크기가 치료 성적에 영향을 미치는 중요한 인자라고 하였다.⁶⁾
   뇌동정맥 기형의 치료 예후를 추정하는데 뇌동정맥 기형의 grading system을 이용하는데, Spetzler-Martin grading system은 방사선 수술 이전 시대에 제안되어 수술적 치료와 관련하여 뇌동정맥 기형을 평가하는데 널리 이용되어 왔으나, 방사선 수술환자에게 적용하기에는 제한이 많은 실정이다. Karlsson 등이 방사선 수술이 시행된 뇌동정맥 기형 환자에서 폐색을 판정하기 위해‘K index’를 제안하였으나,³⁾ 이 경우에도 환자나 뇌동정맥 기형의 특징에 기반을 두지 않은 제한점이 있다.¹¹⁾
   Pollock 등이 뇌동정맥 기형에 대한 radiosurgery-based grading system을 뇌동정맥 기형의 방사선 수술 후 치료 성적을 예측하기 위한 방법으로 제안하였다.¹¹⁾ 이 system은 뇌동정맥 기형의 volume, 환자 나이, 발생부위에 따라 점수를 부여하여 평가하였으며, 공식은 다음과 같다. 

   AVM score=(0.1)(AVM volume in cm³)+(0.02)(patient age in years)+(0.3)(location of lesion*) 
   * 0：전두부 및 측두부에 발생한 경우, 1：두정부, 후두부 및 뇌실내, 뇌량부 및 소뇌에 발 생한 경우, 2：기저핵부, 시상부 및 뇌간부

   이 system을 적용한 환자의 분석을 통하여 Pollock 등은 발생부위가 치료 성적에 유이한 영향을 준다고 보고하였다. 그러나 Pollock 등의 grading system에서도 병변 발생 부위별 구분은 있으나, 시신경을 따로 분리하여 평가 항목을 언급하지는 않았다. 시신경계는 방사선 수술에 흔히 노출되는 뇌신경이며 치료 선량을 결정하는데 중요한 영향을 주는 구조물이므로 시신경계의 침범 여부는 예후 판정에 중요하다.

   시 신경계를 침범하는 병변에 대한 방사선 수술의 영향은 주로 뇌하수체 종양을 중심으로 보고되어 있으며 시신경로의 병변과 관련된 보고는 드물다. 방사선 수술시 시신경 및 시신경교차부가 견딜 수 있는 안전한 방사선 조사량은 8 Gy라는 것이 보편적으로 인정되고 있다.¹³⁾¹⁶⁾ 10 Gy를 조사한 뇌하수체 종양 환자에서 빈도는 매우 낮았지만 실명이 유발되는 환자가 발생하여, 8 Gy 이상의 방사선을 조사하는 것은 안전하지 않다고 알려져 있다.^4)13)15)
   Pollock 등은 후슬상체 시신경로(postgeniculate visual pathway)에 발생된 뇌동정맥 기형 환자에서 21 Gy 방사선을 조사하고, 6%의 환자(34명 중 2명)에서 새로운 시야 결손이 발생되었다고 보고하였다.¹⁰⁾ 그러나 아직도 어느 정도의 방사선량이 시신경로, 특히 시삭 부위에서 안전한지는 확실하지 않다.

   시신경 주변의 병변을 방사선 수술로 치료하기 위해 어느 정도의 방사선을 조사해야 할지는 병의 심각성과 시력 상실을 유발 할 수 있는 조사선량에 의한 장애 등을 고려하여 시술 여부를 신중하게 결정하여야 할 것으로 생각된다. 본 교실에서는 시신경 경로에 조사되는 18 Gy가 시신경 계통의 장애를 유발한다하여도 뇌동정맥 기형의 심각성을 고려하여 시신경 손상을 충분히 예견하고 치료를 결정하였지만 시술 후 5년이 경과 된 후까지 시신경의 기능 장애가 전혀 발생하지 않아 향후 시신경계를 침범한 병변에 대한 방사선 수술을 시행하는 경우 참조할 수 있는 자료가 될 수 있을 것으로 생각한다. 
   시신경계를 침범한 병변에 대한 방사선 수술 조사량의 결정은 방사선 수술 후에 예상되는 합병증을 예방하고, 치료 효과를 극대화하기 위해 매우 중요한 의의가 있다. 본 저자들의 치료 경험은 이러한 경우에서의 선량 결정에 도움이 될 것으로 사료되며, 보다 명확한 결론을 얻기 위해서는 더 많은 환자를 대상으로 한 연구 자료가 있어야 할 것으로 생각된다. 

결     론

   본 저자들은 시신경계를 침범한 뇌동정맥 기형 환자에서 18 Gy를 조사하여 병변에 대한 치료 효과를 얻었으며, 방사선 수술 후 5년이 경과한 시점까지 시신경의 기능장애가 발생하지 않은 2예의 환자를 경험하였다. 
   본 증례는 시신경계를 침범한 심부 뇌동정맥 기형 환자에서 방사선 수술을 시행하는 경우에 조사량을 결정하는데 참고 자료가 될 수 있을 것으로 생각된다. 

REFERENCES

1. Friedman WA, Bova FJ. Linear accelerator radiosurgery for arteriovenous malformations. J Neurosurg 77:832-41, 1992

2. Kang KS, Lim YJ, Leem W, Rhee BA, Kim GK, Kim TS. Long-term Complication of Arteriovenous Malformation Treated by Gamma Knife Radiosurgery: A 10-Year Experience. J Korean Neurosurg Soc 32:516-24, 2002

3. Karlsson B, Lindquist C, Steiner L. Prediction of obliteration after gamma knife surgery for cerebral arteriovenous malformation. Neurosurgery 40:425-31, 1997

4. Leber KA, Bergloff J, Pendl G. Dose-response of the visual pathways and cranial nerves of the cavernous sinus to stereotactic radiosurgery. J Neurosurg 88:43-50, 1998

5. Lee SY, Son EI, Kim OB, Choi TJ, Kim DW, Yim MB, et al. Linac Based Radiosurgery for Cerebral Arteriovenous Malformations. J Korean Neurosurg Soc 29:1030-6, 2000

6. Lunsford LD, Kondziolka D, Flickinger JC, Bissonette DJ, Jungreis CA, Maitz AH, et al. Stereotactic radiosurgery for arteriovenous malformations of the brain. J Neurosurg 75:512-24, 1991

7. Maruyama K, Kondziolka D, Niranjan A, Flickinger JC, Lunsford LD. Stereotactic radiosurgery for brainstem arteriovenous malformations: factors affecting outcome. J Neurosurg 100:407-13, 2004

8. Pollock BE, Gorman DA, Brown PD. Radiosurgery for arteriovenous malformations of the basal ganglia, thalamus, and brainstem. J Neurosurg 100:210-4, 2004

9. Pollock BE, Flickinger JC, Lunsford LD, Maitz A, Kondziolka D. Factors associated with successful arteriovenous malformation radiosurgery. Neurosurgery 42:1239-47, 1998

10. Pollock BE, Lunsford LD, Kondziolka D, Bissonette DJ, Flickinger JC. Stereotactic radiosurgery for postgeniculate visual pathway arteriovenous malformations. J Neurosurg 84:437-41, 1996

11. Pollock BE, Flickinger JC. A proposed radiosurgery-based grading system for arteriovenous malformations. J Neurosurg 96:79-85, 2002

12. Son BC, Kim MC, Kang JK, Suh TS, Yoon SC. Result of Stereotactic LINAC Radiosurgery of AVM. J Korean Neurosurg Soc 28:61-7, 1999

13. Stafford ST, Pollock BE, Leavitt JA, Foote RL, Brown PD, Link MJ, et al. A study on the radiation tolerance of the optic nerves and chiasm after stereotactic radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys 55:1177-81, 2003

14. Steiner L, Lindquist C, Adler JR, Torner JC, Alves W, Steiner M. Clinical outcome of radiosurgery for cerebral arteriovenous malformation. J Neurosurg 77:1-8, 1992

15. Stephanian F, Lunsford LD, Coffey RJ, Bissonette DJ, Flickinger JC. Gamma knife surgery for sellar and suprasellar tumors. Neurosurg Clin North Am 3:207-18, 1992

16. Tishler RB, Loeffler JS, Lunsford LD. Tolerance of cranial nerves of cavernous sinus to radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys 25:215-21, 1993