[온열치료 전문가 칼럼13] 온열치료의 적용기술_하이드로선(wIRA), 1편

[온열치료 전문가 칼럼 13편] 온열치료의 적용기술_하이드로선(WIRA), 1편

지난 칼럼 5편에서 온열치료의 작용기전을 설명하기 위하여, 독일의 하거(Dr. Dr. med. E. D. Hager) 박사의 연구 자료를 상당 부분 인용하였다.

온도의 증가에 따른 혈류, 혈관 분포 및 혈관 형성 등의 작용 변화와 세포 생물학적, 면역학적 측면에서 본 온도상승에 의한 세포 내〮외 세포 환경 변화. 그리고 온열치료의 궁극적 목표인 암세포 사멸(Apoptosis)과 괴사(Necrosis)로 이끄는 일련의 기전들에 대해 전반적으로 다루었고, 더불어 9편부터 12편까지 전신 온열요법(WBH)과 면역에 대하여 자세히 살펴보는 시간을 가졌다.

이번 칼럼은 1960년대부터 오늘날에 이르기까지 기초 연구부터 임상 연구 결과물이 수백 편 출간된 표재성 온열요법 및 전신 온열요법(WBH)에 적용된 기술에 대하여 알아보고자 한다. 여기에 적용된 기술은 바로 하이드로선 “위라”(각주 1) 라는 기술이다.

위라는 독일 하이드로선 사가 개발한 특허(유럽특허EP 1 948 310 B1, 미국특허 US 8, 110, 968 B2) 기술이며 국제적으로는 “wIRA” (각주1) 라고 통칭하며, 우리나라에서도 한국어 “위라” 및 영어 “wIRA” 는 특허청에 등록된 독일 하이드로선 GmBH.의 기술 상표이다.

필자가 위라 기술을 처음 접하게 된 것은 칼럼 1편에서 밝혔던, 하거 박사의 독일 비오 메드 암 병원(Biomed Klinik)으로, 2005년 이 병원에서 독일 Hydrosun사 대표인 볼프(E. Wolf)박사와 이 기술을 차용한 독일 전신온열치료기 Heckel사의 대표 스테판(S. Heckel)사장을 함께 만났던 인연이 현재까지 이어지고 있다.

독일 비오메드 클리닉은 온열암치료의 선구자인 하거 박사가 설립한 병원으로, 위라 기술의 대표적 상징인 표재성 온열치료기(Superficial Hyperthermia) Hydrosun750®과 전신 온열치료기(WBH)인 HT-3000®, 국소부위 고주파 온열 암치료기(HY-Deep600WM®)등 다양한 온열 암 치료 장비들을 병원 곳곳에서 수십 여대 사용하며 현재까지도 독일 온열암치료의 선구적 역할을 하고 있는 곳이다.

오늘 칼럼에서 위라를 소개하기 위해서는 아래 [사진 1]에 있는 종양학자 보펠 교수와 노터 교수를 언급하지 않을 수 없다. 이 분야에서 30년 이상 연구를 지속해온 독일 보펠(Peter Vaupel) 교수(각주 2)는 지난 2013년 그의 70세를 기념해 보펠 교수의 연구 생애를 다룬 아티클이 방사선종양학회지에서 출간 된 바 있을 만큼 학계에서 매우 중요한 역할을 해오고 있다.

또한, 현재 미국에서도 이중 맹검에 의한 전향적인 3상 임상을 진행 중인 비침습 실시간 온도 측정기를 탑재하고 “위라(wIRA)” 기술을 적용한 재발 유방암을 치료 장비(TWH-1500)를 개발한 사람이 바로, 스위스의 방사선종양학자 노터(Markus Notter) 박사(각주 3)다.

재발 유방암의 경우, 환부에 방사선 치료를 다시 사용할 수 없는 매우 까다로운 조건이 많으므로 이 치료 장비가 해외 학계에서 주목받는 이유다.

[사진1] 2018 베를린에서 열린 유럽온열종양학회(ESHO) 연차 총회 후 저녁식사 자리 (사진 우측부터 필자, 보펠 교수, 드훠스트 교수(각주4), 노터 박사, 마틴 뢰쉬(심리종양학자))

 

“그렇다면, 왜 이렇게 위라(wIRA)라는 하이드로선 기술이 온열요법에서 주요한 위치를 갖는 것일까?”

지난 칼럼에서 온열치료의 역사 및 온열 요법의 검증된 기기에 대해 소개하며, 현재 우리나라에서 암 치료에 가장 많이 사용하고 있는 온열 요법은 고주파를 이용한 장비임을 전하였다. 그러나, 최초로 암 치료에 온열요법을 사용한 것으로 학계에 보고된 장비는 독일 헤켈 사의 전신 온열치료기로 온열요법을 이용한 암 치료 연구의 태동을 일으켰다 해도 과언이 아니다.

하이드로선 사가 위라 기술을 개발한 뒤, 스위스에 브라운 재단(Dr. med. h. c. Erwin Braun Foundation)은 이 기술을 주요 지원 기술로 지정함으로써 지난 20년 이상 다양한 질환에 대해 의료 각 분야에서 활발한 임상실험을 진행해 오고 있으며, 이에 대해 브라운 재단은 아낌없는 지원을 지속하고 있다.

이러한 지원에 힘입어 수많은 연구자가 위라(wIRA) 기술을 적용한 기초연구, 동물실험 및 임상 연구를 수행해 온 결과, 이제는 미국 외 여러 공익재단 등에서도 위라 기술을 적용한 새로운 시도들을 끊임없이 진행하고 있다.

위라 기술을 사용한 온열치료기는 그간 독일 및 유럽에서 동물병원 및 임상에서 여러 의료분야에 걸쳐 활용해 왔다. 이를 바탕으로 현재 미국에서 다수의 임상실험을 진행 중으로 이는 이 장비가 FDA 승인에 매우 가까워졌음을 의미한다.

위라 기술을 탑재한 하이드로선 750® 기기는 독일에서 급성/만성 감염질환, 일반의학, 스포츠의학/정형외과, 류머티즘학, 통증 및 상처 회복, 이비인후과학, 피부과학, 소아과학/신생아학, 종양학에 이르기까지 광범위한 적응증 영역에서 사용하고 있어 독일 의료인들은 이 기기를 팔방미인이라는 별칭을 붙여 부르기도 한다.

하이드로선 750® 기기는 가까운 중국에서도 다양한 질환에 적용해 효과적인 결과를 보여 매년 꾸준히 그 수요가 증가하고 있다. 하지만 안타깝게도 우리나라의 경우, 치료 효용성을 담은 과학적 결과물보다는 식품의약품안전처의 품목 분류 기준에 따라 기본 열 원(Heat Source)인 적외선 광선 조사라는 점만 주목하여, 일반적인 다른 광선 조사기와 같이 통증 완화 적응증으로만 사용할 수밖에 없는 매우 안타까운 현실이다.

위라(wIRA)가 왜 국제 특허를 가지고 있고, 다양한 치료 적응증에 사용할 수 있었는지 그 특성을 이해하기 위해서는 태양이 방사하는 적외선에 대한 이해가 필요하다. 모든 물체는 물체가 가진 온도에 해당하는 복사 에너지를 방출한다. 고온의 물체는 자외선, 가시광선, 적외선 등으로 복사 에너지를 방출하며, 저온의 물체는 주로 적외선 복사 에너지를 방출한다.

태양은 표면 온도가 매우 높아 파장이 짧은 자외선과 가시광선 그리고 파장이 긴 적외선을 모두 방출한다. 태양 복사 에너지에서 가장 큰 에너지 방출 영역은 가시광선이며, 그다음은 적외선이다. 자외선의 경우 약 7~9% 정도 방출된다.

아래 [그림1]에서 보면, 태양으로부터 나오는 광선의 스펙트럼은 그 파장의 길이에 따라 자외선(UV: 자외선도 A, B, C로 나뉨), 가시광선(VIS: Visible Light), 적외선(IR: Infrared Radiation)이 있다. 적외선은 근적외선(적외선-A), 중적외선(적외선-B), 원적외선(적외선-C)로 나뉜다.

태양 방사 에너지는 오직 대기 중 수분을 거치는 여과 효과를 통해서만 해로운 영향이 없어지고 성장 다양성을 부여하게 된다. 우리의 피부는 지구 대기권이 지닌 물 분자의 에너지 흡수를 통해 여과된 태양의 방사 에너지를 전달받는 셈이다.

이러한 대기의 여과 기능 없이 인체 피부층이 직접적으로 태양 에너지를 쬔다면 우리 피부는 찌르고 타는 느낌과 동시에 극심한 과열에 따른 빠른 탈수 현상을 겪게 될 것이다. 따라서, 우리가 체감하고 있는 기분 좋은 태양열은 지구 대기가 지닌 수증기가 태양 복사열을 여과시켜 주기 때문이다.

태양이 방출하는 적외선은 대기 중 충분한 수분을 만나 동·식물이 살아갈 환경을 조성하는 복사열을 방출하게 된다. 하지만, 이와는 대조적으로 태양 적외선의 해로운 파장으로부터 보호 필터 역할을 하는 대기 중 수분이 거의 없다면, 작열하는 태양 복사열로 인해 다양한 생물체가 살기 힘든 사막과 같은 환경이 조성된다.

[그림1] 태양의 스펙트럼(남색 선)과 하이드로선: VIS+IRA(주황색 선) 및 물 흡수대역(파란색 음영)

파장영역 A와 B, 그리고 C가 있는 적외선(IR) 전체를 살펴보면, 적외선 A만이 피부장벽을 상당 부분 침투할 수 있음을 알 수 있다. [그림1]에서 주황색 선인 물로 여과된 적외선 A(wIRA: water filtered infrared-A)는 적외선A 영역에서 피부에 부담을 주는 파장인 940nm, 1,180nm 그리고 1,380nm을 서서히 약화시켜 없어지게 하므로, 이러한 피부 침투 특성을 더욱 개선해 주게 된다.

[그림2] 아열대지역의 6월에 정오, 구름 없는 바다에서의 태양의 스펙트럼 강도(푸른색 선), 물 여과 기능이 없고 적외선 필터가 없는 1750K 할로겐조사기의 스펙트럼(연두색선), 물 여과 기능이 없고 적외선 필터가 있는 3000K 할로겐조사기의 스펙트럼(빨간색 선), 물 여과 기능을 가진 하이드로선 위라(wIRA)의 스펙트럼(주황색 선)

[그림2]에서 보는 바와 같이 위라(wIRA) 조사기로 치료하는 것은 자연광에 가까운 치료로 큰 부작용이 없다. 위라(wIRA)는 우리 지구의 습한 대기를 통해 걸러 전해지는 태양 적외선에 해당한다.

의학 물리학 영역에서 위라를 이용한 열 치료는 심부 조직층에서 혈액순환 증가는 신진대사를 촉진시키고 대사물질을 씻어내는 데 바람직하게 작용함으로써 하이드로선 위라 기술은 종래의 적외선램프 조사기와는 분명한 차별점을 지닌 치료법이 되었다. (2부에서 계속)

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각주

1. 위라(wIRA): Water Filtered Infrared A(적외선 파장 중 중적외선(적외선-B) 및 원적외선(적외선-C)은 물을 통해 걸러내고 심부 침투가 가능한 A파장인 근적외선만을 여과하여 인체에 열을 방사하여 온도를 올리는 방식)으로 위라(wIRA)는 독일 Hydrosun사 국제특허기술로 “위라” 라는 한글도 상표권(40-2019-0022747) 보호를 받고 있다.

2. Prof. Dr. Med. Peter Vaupel: 종양병리생리학자, 방사선종양학자, 독일 뮌헨대학병원 및 현재 프라이부르크 대학병원 방사선종양학과 교수, Water Filtered Infrared A (wIRA) Irradiation, Springer(2022)외 다수 논문 출간. 그는 600편이 넘은 논문을 출간하였으며, 그의 발표 내용은 현재까지 약 36,000회 가량 인용되고 있다.

3. Markus Notter: 스위스 Lindenhofspital Bern 병원 방사선종양학자, 비접촉식 실시간 온도감시 표재성 온열치료기 개발자

4. Mark W. Dewhirst: 미국 듀크대학교 종합암센터 방사선종양학과 교수, 30년이상 온열연구분야전문가. 국제학술지 Cancer Research 편집고문. 국제학술지 Internationl Journal of Hyperthermia 편집장

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Reference:

Nach P. Vaupel, J. Rzeznik, E. Stofft: Wassergefilterte Infrarot-A-Strahlung versus

konventionelle Infrarotstrahlung...; Physikalische Medizin, Heft 3, Juni 1995, S. 77-81

Water-filtered Infrared A(wIRA) Irradiation: From Research to Clinical Settings, Peter Vaupel Editor, Springer(2022)

The present of the sun and nature: water-filtered IRA, issued by Hyrdosun Medizintechnik GmbH

Proffer Dr. Peter Vaupel zum 70. Geburtstag: https://link.springer.com/article/10.1007/s00066-013-0376-4#citeas

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본 칼럼은 의학전문 매체 엠디포스트에서 매주 금요일 연재됩니다. 

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