Korean Journal of Cerebrovascular Surgery 2001;3(1):54-57.
Published online March 1, 2001.
Complications after Radiosurgery of the Cerebral Arteriovenous Malformation.
Chun, Young II , Kwon, Yang
Department of Neurological Surgery, Asan Medical Center, Ulsan University, College of Medicine, Seoul, Korea. ykwon@amc.seoul.kr
Abstract
Stereotactic radiosurgery is an effective and widely used surgical procedure for the management of cerebral vascular malformations. Long-term analysis of results has led to an evolution in technique and patient selection, a better understanding of the safe and effective dose reponse, and of the risks to surrounding normal tissue. Radiosurgery is a minimally invasive technique but is not risk-free. Successful AVM obliteration depends on proper stereotactic nidus definition and delivery of an adequate radiosurgery dose.
Key Words: Radiosurgery, Arteriovenous malformation, Complication

서     론


   정위적 방사선수술은 뇌혈관기형의 치료에 효과적으로 사용되고 있는 치료법이다. 1951년 스웨덴의 신경외과의사인 Lars Leksell18)에 의해 정위적 방사선수술의 개념이 확립되고, 1967년 첫번째 감마나이프가 가동되면서 열리게 된 정위적 방사선수술의 시대는 방사선 진단기기와 정위적 수술방법의 발달로 치료방법이나 결과면에서 부동의 입지를 확보하게 되었으며 1970년 Steiner27)가 감마나이프를 이용하여 처음으로 뇌동정맥기형을 치료한 후로 치료방법과 결과에 많은 발전이 있었으며 최근에는 많은 논란을 거쳐 기존의 선형가속기를 이용한 방사선수술도 감마나이프 못지않은 결과를 얻을 수 있다는 것이 증명되었다.1-5)28)31) 정위적 방사선수술은 치료방법이 간단하고 미세침습적인 치료방법이긴 하나 시술에 따른 위험성이 전혀 없는 것이 아니며, 병변을 정확히 분석해서 알맞은 방사선량을 조사해야만 치료결과를 높이고 합병증을 줄일 수 있다.

방사선수술에 의한 합병증

1. 방사선생물학
   1932년 Henri Coutard6)에 의해 다분할조사법(fractionation)이 널리 받아들여진 이래 다분할조사법은 방사선에 늦게 반응하는 정상조직에 대한 방사선의 역효과를 줄임으로서 방사선용량을 늘일 수 있게 되었고 따라서 방사선에 의한 합병증을 증가시키지 않으면서 종양을 효과적으로 치료할 수 있게 되었다. 하지만 동정맥기형에서는 목표가 되는 혈관과 주위 정상뇌조직이 모두 방사선에 늦게 반응하기 때문에 분할조사법이 뇌종양의 경우와 같이 효과적이지 않다. 따라서 뇌혈관기형의 방사선수술에서는 적은 양의 정상조직을 파괴할 수 있는 방사선의 단분할조사법(singlefraction delivery)이 기본적인 치료방법이며,8)17)18) 뇌혈관기형은 특히 정상뇌조직이 병소 내에 포함되어 있지 않기 때문에 병소주위 정상뇌조직에 최소한의 방사선을 조사할 수 있는 방사선수술이 적합하다.20)
   방사선수술의 생물학적 효과는 초기효과와 후기효과로 나누어 생각할 수 있으며 초기에는 혈관내피세포에 대한 직접적인 세포독성이, 후기에는 혈관벽의 증식에 의한 혈관의 폐쇄와 혈전형성이 뇌동정맥기형의 치료에 관여하게 된다.19)21)29) 작은 혈관의 내피세포는 방사선에 민감하며 조기에 부종, 퇴화, 그리고 괴사가 발생하고 혈전형성, 혈관벽의 균열 그리고 점상출혈이 발생하고 점차 퇴화되면서 섬유화되어 림프구와 혈장세포가 혈관주위로 침윤하게 된다. 이렇게 손상된 내피세포들은 증식을 하게 되어 결국 혈관내강을 폐쇄시키게 된다. 큰 혈관들은 초기에는 퇴행성 변화를 보이지만 작은 혈관보다는 영향을 덜 받게 되며 맥관벽혈관(vasa vasorum)의 점진적 경화와 폐색이 혈관벽의 구성물들에 대한 영향을 차단시키게 되어 광범위한 융합성(confluent), 섬유화, 무세포성괴사, 유리질 비후(hyaline thickening)가 발생되어 혈관의 완전한 폐색을 일으키게 된다. 혈전 또한 혈관의 폐색에 중요한 역할을 하게 되며 방사선수술후 혈관내막의 손상, 와류성의 혈류, 그리고 증가된 혈소판 반응등의 인자들에 의해 혈전의 형성이 촉진된다.

2. 방사선수술후 조기합병증
  
방사선수술직후 즉각적인 합병증은 통상적인 방사선 치료에 비해 아주 드믈며 방사선의 역효과에 의한 뇌부종이 주 원인으로 알려져 있고 두개강내압 상승이나 치료받는 병변에 의한 신경학적 증상의 악화등이 나타나게 된다.32) 가장 많이 호소하는 증상은 기왕에 있던 두통이나 새로 생긴 두통이 지속되는 것이고 스테로이드에 잘 반응한다. 오심이나 구토가 있을 수 있으며 이는 area postrema부위에 대한 방사선조사와 관련이 있다는 보고가 있다. 수술전 ondansetron의 투여가 오심이나 구토를 막는데 효과가 있다. 그 밖에 신경학적 증상이 악화되는 경우가 있는데 스테로이드를 투여하거나 또는 자연적으로 소실되기도 한다. 아주 드믈게는 경련이 악화되는 수도 있다.

3. 방사선수술후 출혈
  
파열되지 않은 뇌동정맥기형의 출혈위험은 연간 2~4%9)11)24)로 알려져 있고 출혈 후 재출혈의 위험은 첫 일년간은 7~14% 이며 이후에는 점차 감소하여 출혈하지 않은 환자의 위험율과 같게 된다.9) Kjellberg등14)은 기시부혈관에 뇌동맥류가 동반된 경우 시술후 출혈의 위험이 높다고 설명하고 여러가지 위험인자를 기술하였으며 Karlsson등10)12)은 연령이 증가하고, 동맥 또는 정맥에 동맥류를 동반하거나 뇌동정맥기형 크기가 클수록 가장자리에 상대적으로 적은 양이 조사되어 출혈의 가능성이 높다고 하였다. Pollock등25)은 치료하지않은 환자의 출혈위험과 비교하여 방사선수술후 출혈의 위험이 더 증가하지는 않는다고 하였다.

4. 불완전한 뇌동정맥기형의 폐색
   Lunsford등20)은 감마나이프시술 2년후 뇌동정맥기형이 1 cm3이하인 경우 100%, 1~4 cm3인 경우 85%, 4~10 cm3인 경우는 58%의 완전폐색율을 보고하였고, Dade등7)은 뇌동정맥기형의 용적이 1 cc미만인 경우 100%, 1~4 cc인 경우 85%, 4 cc이상인 경우 58%의 완전폐색을 보고하였다. Pollock등26)은 정확한 정위적 병소설정 및 적절한 방사선량의 조사가 동정맥기형의 성공적인 치료에 가장 중요한 요소라고 하였고 Kwon등16)은 정확한 병소설정, 용적이 큰 동정맥기형, 부적당한 방사선량, 재관류 및 혈종흡수 후 병소의 재팽창, 그리고 병소내의 동정맥루에 의한 방사선저항성이 방사선수술의 실패와 관련되어 있다고 하였다.

5. 방사선수술후 영상변화(Postradiosurgery imaging changes)
  
정위적 방사선수술의 위험성은 시술 후 약 3개월 또는 그 이후에 나타나는 뇌백질의 방사선괴사로 나타나는 지연성 방사선 손상이다. Kondziolka등15)은 방사선수술후 2년에서 7년 사이에 30%의 영상변화가 생겼고 이중 10%에서 증상이 나타났으며 증상은 50%이상의 환자에서 3년내에 영상변화의 소실과 함께 없어졌으며 증상이 없는 영상변화는 95%이상에서 소실되었다고 하였다. 이러한 변화는 뇌동정맥이 폐쇄되면서 생기는 혈류역동학적변화, 뇌부종, 뇌허혈, 성상세포화(astrocytosis), 그리고 방사선의 역효과(adverse radiation effects, ARE)때문이라고 하였다. Flickinger등8)은 방사선수술후 영상변화는 12Gy volume이상의 방사선조사와 관련이 있으며 증상이 있는 경우 12Gy volume외에 위치(brainstem versus non-brainstem)와도 관련이 있다고 했다. Kjellberg와 Abe13)는 1%의 방사선 괴사를 예측할 수 있는 용적과 방사선량의 관례를 나타내는 도표를 만들었으며 Marks와 Spencer22)는 뇌동정맥기형의 방사선괴사에 대한 논문을 조사하여 Kjellberg와 Abe의 1%위험선이 실제로는 약 3~8%의 위험성을 나타낸다고 하였고 Voges등30)은 그들의 자료를 Kjellberg와 Abe의 모델에 적용하여 9.6~11.8%의 실제적인 위험성이 있으며 10Gy volume이 방사선에 의한 변화와 관련이 있다고 했다. 방사선괴사에 의한 증상은 병변의 위치와 관련이 있으며 대부분의 경우에 부종을 감소시킬 목적으로 스테로이드를 사용하며 경우에 따라 수술적 치료가 필요할 수 있다. 지연성 낭종형성은 매우 드믄 합병증으로 아직 그 기전이 확실히 밝혀지지 않았지만 종괴효과를 일으켜 수술적 치료를 필요로 할 수 있으며 약 25%에서 방사선 수술 5년 이후에 발생할 수 있는 것으로 알려져 이에 대한 연구가 필요하다.

결     론

   뇌동정맥기형의 방사선수술은 개두술과는 달리 수술직후 발생하는 합병증이 매우 드물며 경련의 위험성이 있는 경우 예방적 항경련제와 스테로이드의 사용으로 발생빈도를 더 줄일 수 있다. 방사선 수술의 합병증은 시술 후 5년간 약 3.5%에서 12.5%까지 발생하는 것으로 보고되어 있으며,5)20)33) 주로 방사선에 의한 주위조직의 손상에 의한다. 따라서 방사선 수술 후 방사선학적으로 병변이 완전히 소실될 때까지 정기적인 방사선학적 검사로 합병증의 조기발견과 적절한 치료가 필요하다.


REFERENCES


  1. Aoyama H, Shirato H, Nishioka T, Kagei K, Onimaru R, Suzuki K, et al. Treatment outcome of single or hypofractionated single-isocentric stereotactic irradiation (STI) using a linear accelerator for intracranial arteriovenous malformation. Radiother Oncol 59(3):323-8, 2001

  2. Colombo F, Benedetti A, Pozza F, Avanzo R, Chierego G, Marchetti C, et al. Radiosurgery using a 4MV linear accelerator. Technique and radiobiologic implications. Acta Radiol Suppl 369:603-7, 1986

  3. Colombo F, Benedetti A, Pozza F, Avanzo RC, Marchetti C, Chierego G, et al. External stereotactic irradiation by linear accelerator. Neurosurgery 16(2):154-60, 1985

  4. Colombo F, Casentini L, Pozza F, Chierego G, Marchetti C. Development of a second generation stereotactic apparatus for linear accelerator radiosurgery. Acta Neurochir Suppl (Wien) 52:84-6, 1991

  5. Colombo F, Pozza F, Chierego G, Casentini L, De Luca G, Francescon P. Linear accelerator radiosurgery of cerebral arteriovenous malformations: an update. Neurosurgery. 34(1):14-20, 1994

  6. Coutard H. Roentgen therapy of epitheliomas of tonsillar regions, hypopharynx, and larynx from 1920 to 1926. Am J Roentgenol 28:313-31, 1932

  7. Dade L. Stereotactic radiosurgery of brain vascular malformations. Neurosurgery Clinics of North America 3(1):79-98, 1992

  8. Flickinger JC. An integrated logistic formula for prediction of complications from radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys 17(4):879-85, 1989t

  9. Itoyama Y, Uemura S, Ushio Y, Kuratsu J, Nonaka N, Wada H, et al. Natural course of unoperated intracranial arteriovenous malformations: study of 50 cases. J Neurosurg 71(6):805-9, 1989

  10. Karlsson B, Lax I, Soerman M. Risk for hemorrhage during the 2-year latency period following gamma knife radiosurgery for arteriovenous malformations. Int J Radiat Oncol Biol Phys 49(4):1045-51, 2001

  11. Karlsson B, Lindquist C, Johansson A, Steiner L. Annual risk for the first hemorrhage from untreated cerebral arteriovenous malformations. Minim Invasive Neurosurg 40(2):40-6, 1997

  12. Karlsson B, Lindquist C, Steiner L. Effect of Gamma Knife surgery on the risk of rupture prior to AVM obliteration. Minim Invasive Neurosurg 39(1):21-7, 1996

  13. Kjelberg RN, Abe M. Stereotactic Bragg peak proton radiosurgery results, in Lunsford LD (ed) LModern stereotactic neurosurgery. Boston: Martinus Nijhoff, 1988, pp463-70

  14. Kjellberg RN. Proton beam therapy for arteriovenous malformations of the brain: Operative neurosurgical Techniques: Indications, Methods, and Results. philadelphia, W.B. Saunders, Co., 1988, ed 2, pp911-915

  15. Kondziolka D, Lunsford LD, Kanal E, Talagala L. Stereotactic magnetic resonance angiography for targeting in arteriovenous malformation radiosurgery. Neurosurgery 35(4):585-90, 1994

  16. Kwon Y, Jeon SR, Kim JH, Lee JK, Ra DS, Lee DJ, Kwun BD. Analysis of the causes of treatment failure in gamma knife radiosurgery for intracranial arteriovenous malformations. J Neurosurg 93 Suppl 3:104-6, 2000

  17. Larsson B, Leksell L, Rexed B, et al. The high-energy proton beam as a neurosurgical tool. Nature 182:1222-3, 1958

  18. Leksell L. The stereotaxic method and radiosurgery of the brain. Acta Chirurgica Scandinavica 102:316-9, 1951

  19. Lo EH. A theoretical analysis of hemodynamic and biomechanical alterations in intracranial AVMs after radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys 27(2):353-61, 1993

  20. 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(4):512-24, 1991

  21. Major O, Kemeny AA, Forster DM, Jakubowski J, Morice AH. In vitro contractility studies of the rat middle cerebral artery after stereotactic Gamma Knife radiosurgery. Stereotact Funct Neurosurg 66 Suppl 1:17-28, 1996

  22. Marks LB, Spencer DP. The influence of volume on the tolerance of the brain to radiosurgery. J Neurosurg 75(2):177-80, 1991

  23. Nataf F, Ghossoub M, Missir O, Merienne L, Roux FX, Meder JF, et al. Parenchymal changes after radiosurgery of cerebral arteriovenous malformations. Preliminary report of a proposed classification. Stereotact Funct Neurosurg 69(1-4 Pt 2):143-6, 1997

  24. Ondra SL, Troupp H, George ED, Schwab K. The natural history of symptomatic arteriovenous malformations of the brain: a 24-year follow-up assessment. J Neurosurg 73(3):387-91, 1990

  25. Pollock BE, Flickinger JC, Lunsford LD, Bissonette DJ, Kondziolka D. Hemorrhage risk after stereotactic radiosurgery of cerebral arteriovenous malformations. Neurosurgery 38(4):652-9, 1996

  26. Pollock Bruce E, Kondziolka Douglas, Lunsford L Dade, Bissonette David (C), Flickinger John. Repeat Stereotactic Radiosurgery of Arteriovenous Malformations: Factors Associated with Incomplete Obliteration, Volume 38, Number 2, pp318, 1996

  27. Steiner L, Leksell L, Greitz T, Forster DM, Backlund EO. Stereotaxic radiosurgery for cerebral arteriovenous malformations. Report of a case. Acta Chir Scand 138(5):459-64, 1972

  28. Sung Yeal Lee, Eun Ik Son, Ok Bae Kim, Tae Jin Choi, Dong Won Kim, Man Bin Yim, et al. Linac Based Radiosurgery for Cerebral Arteriovenous Malformations J Korean Neurosurg 29(8):1030-6, 2000

  29. Schneider BF, Eberhard DA, Steiner LE. Histopathology of arteriovenous malformations after gamma knife radiosurgery. J Neurosurg 87(3):352-7, 1997

  30. Voges J, Treuer H, Sturm V, Buchner C, Lehrke R, Kocher M, et al. Risk analysis of linear accelerator radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys(1) 36(5):1055-63, 1996

  31. Voges J, Treuer H, Lehrke R, Kocher M, Staar S, Muller RP, et al. Risk analysis of LINAC radiosurgery in patients with arteriovenous malformation (AVM). Acta Neurochir Suppl (Wien) 68:118-23, 1997

  32. Werner-Wasik M, Rudoler S, Preston PE, Hauck WW, Downes BM, Leeper D, et al. Immediate side effects of stereotactic radiotherapy and radiosurgery. Int J Radiat Oncol Biol Phys (15) 43(2):299-304, 1999

  33. Yamamoto Y, Coffey RJ, Nichols DA, Shaw EG. Interim report on the radiosurgical treatment of cerebral arteriovenous malformations. The influence of size, dose, time, and technical factors on obliteration rate. J Neurosurg 83(5):832-7, 1995



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