고주파온열암치료기의 전극과 치료 효율성의 차이

지난 포스팅에서는 오늘날 고주파온열암치료의 표준이 되는 KADOTA Fund internation forum에서 발표된 고주파온열암치료기의 방식과 종류의 합의에 대한 자료로 치료기의 종류를 설명하고 커버리지에 대해 간략히 전해 드린 바 있습니다. 

​방식별로 Radiative(방사형)과 Capacitive(정전용량형 or 용량 결합형)을 소개했던 내용을 토대로 오늘은 전극과 치료 효율성에 대해 전해드리려고 합니다. 

 

고주파온열암치료기의 전극과 치료 효율성의 차이

"같은 고주파온열암치료라고 하는데 누워서 치료받는 것은 같지만, 
왜 기계별로 전극의 모양이 조금씩 다른 걸까요? "

전극 모양이 다른 이유는 첫 번째, 방식이 달라서 / 두 번째, 양전극과 단전극의 차이점으로 답할 수 있습니다.

 

1) 고주파온열암치료, 왜 전극이 다를까?

Type1) 여러 개의 안테나가 치료할 한 곳을 집중(포커스) 하여 고주파를 발사해 열이 모일 수 있도록 하는 방식
Type2) 전극과 침대의 조합형 방식 - 양전극
Type3) 전극과 침대의 조합형 방식 - 단전극 
외관으로 구분할 수 있는 양전극과 단전극의 차이는 똑같이 생긴 모양의 전극이 아래위로 있느냐로 구분할 수 있습니다. 

 

(좌. capacitive 단전극방식) (우. inductive 단전극방식)

 

단전극 방식 중에서도 capacitive와 inductive 방식을 구분할 수 있는데요. 가장 큰 구분은 바로 사용 주파수에 있고요- 외관으로 구분할 수 있는 도드라진 특징은 하부전극 역할을 하는 침대이냐 쇠로 된 판인 플레이트가 있느냐로도 구분할 수 있습니다.

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inductive 방식 중에서도 환자의 편안함을 고려해 물침대를 함께 제공하는 제품도 있다고 하는데요. 편하고 좋은 거 아니냐?라고 생각하실 수 있지만, 그렇지 않습니다. 단전극의 capacitive 방식은 이미 많은 과학적인 연구를 통해 교환장이라든지 치료 효과에 대해 입증된 제품들이 있습니다. 

하지만, 편의성만을 고려했지 inductive 방식과 물 침대와의 자기 교환장의 역할이나 암 치료 효과에 대한 검증은 아직까지는 미비하기 때문에 치료 장비로서의 실효성에 의문이 듭니다. 

 

2) 전극의 모양의 차이뿐만 아니라, 치료 효율성과 커버리지(치료가 가능한 암)도 차이를 보이는데요! 

방사형 장비(radiative)는 
방사형 장비(안테나 방식)의 전극 치료 효율성이 매우 좋으나, 적응증의 한계성이 분명하다는 점, (우리나라 사용 장비들은 MRI와 동반 사용을 하지 않아) 암의 정확한 포지셔닝이 확인이 조금 아쉽고 그에 따른 적합한 치료 플랜이 미비할 수 있습니다. 

​capacitive 장비 대비, 고주파 대역 사용과 여러 채널에서 발사되는 만큼  열전달 효과가 높아서 치료 효과도 높을 것으로 기대되는 반면, 정확한 focusing이 핵심이므로, 제품 개발국인 미국에서는 MRI와 조합 사용을 통해 암이 위치한 곳을 정확히 포커싱하여 치료를 진행합니다. 

담당의의 치료 경험에 의해 가지고 가진 치료 데이터(MRI나 CT)를 가지고 추정 치료를 받으실 수 있지만 무엇보다 나의 현 상황이나 컨디션에 맞게 치료 받는지는 아무래도 MRI와의 조합 치료보다는 떨어지는 것이 사실입니다. 

뿐만 아니라, 실제 사용 병원에서는 열 전달이 뛰어나서 열에 약한 장기 (예: 폐)에 위치한 암이나 지방 분포가 많아 열에 약하고 표재성인 암(예:유방)의 사용은 지양하고 있습니다.  뇌암, 두경부암의 경우에는 장기에 악영향 우려가 커 해당 적응증이 아닙니다. 

정전용량 혹은 용량 결합(Capacitive)는
고형암이라면 거의 모든 적응증이 치료 가능하다는 점이 장점이고요.  활성화된 양전극 + 큰 전극과 작은 전극의 조합이 가능한 장비가 단전극 방식보다 치료 효과가 좋다고 할 수 있습니다.

​13.56MHz 주파수를 전극을 이용해 내보내는 방식인데요- 이 방식에서도 위아래 전극이 있는 양전극이냐, 위에만 전극있고 하부는 침대와 같은 구조로 되어있는 단전극으로 구분해 설명할 수 있습니다. 

(좌)양전극  |  (우)단전극

단전극 방식은 상부 전극이 내보내는 고주파를 하부에 위치한 침대 형태의 판이 있습니다. 장비에 따라 환자가 누워있는 아랫면이 물침대의 형태인 것과, 단순한 침대 모양 판상으로 된 것이 있습니다. 물침대인 것도 판사인 것도 상부 전극과의 전기 교환장을 형성해 암을 치료할 수 있는 구조인데요. 

 

이미지 출처: The kadota Fund International Forum2004 - Clinical group consensus Article (international of Hyperthermia Mar.2008;24(2) 111-122)

(지난 포스팅에서 소개하였듯)  하부 전극(혹은 전극 역할을 하는 판)이 고주파를 쏴주는 상부 전극 보다 면적이 넓을 경우 고주파 교환장에 의한 열이 위쪽으로  몰려 표재성 암 치료에 적합한 것을 볼 수 있습니다. 
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따라서 Capacitive 방식의 장비가 다양한 고형암이 치료가 가능하더라도 심부에 위치한 암을 가지고 계신다면 활성화된 양전극 + 큰 전극과 작은 전극의 조합이 가능한 것이 내가 위치한 암의 위치에 효과적인 열 전달로 치료 효과가 더 좋습니다. 

 

3) 같은 방식의 장비이더라도 출력(Watt)에 따른 치료 차이도 있습니다. 

(동일한 용량/사이즈를 가지고 있다는 전제 하에) 가정용 전자레인지와 업소용 전자레인지의 가장 큰 차이점은 바로 출력 Watt입니다. 예를 들어, 차가운 삼각김밥을 데우는 데 집에서는 30초를 권장한다면 편의점에서는 10초만 데워도 따뜻해지는 것으로 체감할 수 있는 것이 바로 출력의 차이입니다. 

​고주파로 열을 전달하는 것은 출력이 높을 수록 더 빠르게 열을 전달할 수 있다는 것을 뜻합니다.

※이해를 돕기 위해 직접 제작한 이미지입니다.

어? 그럼 더 뜨겁게 타오를 수 있는 거 아니야? 라고 생각하실 수도 있습니다. 하지만, 전자레인지로 계란찜을 조리해 본다면 조금 더 이해가 빠르실 수 있을 거라 생각하는데요. 겉면에 탱탱하다 못해 군데군데 뽕뽕뽕 구멍 뚫린 크리에이터가 보여서 다 익었다 생각하고 신나게 계란찜을 퍼먹어 내려가다 보면 한 가운데는 살짝 덜 익은 것을 발견할 수 있는데요.

 

전자레인지의 가열 원리 + 전자레인지의 음식물은 왜 가운데서 빙글빙글 돌까 (※이해를 돕기 위해 직접 제작한 이미지입니다.)

발사된 고주파가 내부의 반사판을 통해 중앙에 위치한 음식물을 가열할 수 있도록 하는데요. 고주파를 쐰 음식물 안의 분자의 이온 전하가 (주파수의 파장에 맞춰) 진동하여 가온 되게 됩니다. 말 그대로 고주파가 반사되는 거고 방출되는 위치는 정해져 있어서 열을 고루 쐬게 하기 위해 전자레인지의 중앙 판이 빙글빙글 돌아가게 되는 것이라고 해요.

하지만, 고주파가 방출되는 곳이 정해져 있고 반사판에 의해 여기저기 부딪힌 다음 음식물 속에 분자에 도달하는 열은 정확한 포커싱이 된 것이 아니라 계란찜의 정가운데(중앙)까지 열이 도달하지 못하는 모습을 볼 수 있는 것입니다. 

전자레인지의 가열 방식에 빗대어 생각해 본다면, 
1) 고주파 온열암 치료에서 출력이 높으면 암세포 사멸에 이를 수 있는 온도전 달이 빠르게 가능하다!
2) 고주파가 방출되는 전극이 양쪽에서 포커싱 된다면 겉면만 데워지는 것이 아니라 속까지 정확한 열 전달이 가능하다! 
(→ 암 세포는 우리 몸 어디에나 생길 수 있지만, 체내 장기에 생긴 암종은 깊은 열 전달이 핵심이라는 점 아시겠죠?) 
를 알 수 있습니다!