높은 선량의 방사선이 암세포에 전달되면 방사선은 암세포의 성장을 늦추거나 죽이게 된다. 암을 치료하기 위한 목적으로 방사선은 암의 완치나 암세포 성장정지와 성장속도 지연을 위해 사용될 수 있고, 증상 감소를 위한 목적으로 암의 완치가 불가능한 경우 암세포가 커짐으로써 주변 장기와 조직을 침범하는 것을 줄이기 위해 종양의 부피를 줄이기 위해 조사되는 경우도 있다.

방사선치료는 방사선이 조사되는 순간부터 암세포를 죽이는 것은 아니다. 암세포가 죽기 시작하기 전까지는 며칠, 혹은 몇 주가 걸린다. 그 후 방사선 치료가 종료된 후 몇 주에서 몇 달까지 암세포는 계속해서 죽어간다.

방사선은 암세포의 성장속도를 늦추거나 암세포만을 죽이는 것은 아니다. 주변에 인접한 건강한 정상세포들도 손상을 받게 된다. 하지만 건강한 세포는 방사선 치료가 끝난 후 대부분 회복된다.

방사선 치료는 건강한 정상세포의 영구적인 손상을 막을 수 있을 만큼의 선량과, 암세포를 죽이기에 충분한 만큼의 선량 사이에서 균형을 맞추기 위한 적당한 양을 이용한다. 암세포가 죽어가는 동안 정상세포가 회복할 수 있는 시간적 여유를 주기 위해 1회 방사선 조사량을 적게 하여 여러 주 동안 하루에 한번 씩 주 5회 방사선치료를 실시한다.

방사선치료를 받고 있는 동안은 일반 엑스레이촬영 때와 같이 아무런 느낌이 없다. 그러나 치료가 어느 정도 진행되면 조사면 안에 포함된 정상 세포나 피부 표면 등 암세포가 지속적으로 손상을 입는 만큼 정상세포도 손상을 입게 된다.

단지 정상세포는 다시 재생을 하고 회복이 되는데 비해 암세포는 재생을 못한다는 차이점으로 치료를 하게 되므로, 방사선치료로 인해 겪게 되는 합병증과 부작용들은 대부분 일시적인 것이라 할 수 있다. 방사선치료를 하게 되면 높은 선량의 방사선은 암세포를 더 많이 죽일 수 있지만, 치료범위 안의 정상세포에도 손상을 주기 때문에 부작용이 생길 수도 있다. 이러한 각종 부작용은 개인차가 있으며 여러 가지 형태로 함께 나타나기도 한다.

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