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온열치료

[온열치료 전문가 칼럼14] 온열치료의 적용기술_하이드로선(wIRA), 2편

by 항암온열치료포럼 2024. 8. 7.

[온열치료전문가 칼럼 14편] 온열치료의 적용 기술_하이드로선(wIRA)위라, 2편

다음 [그림1]에서 보면 위라(wIRA)(각주 1)는 피부를 보호하면서도 심부층까지 조직을 가온시키며, 혈액의 순환을 높이고 조직 내 산소분압을 높여 근 긴장을 완화시켜 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 위라(wIRA)는 대부분의 케이스에서 통증을 완화 시켜주는 역할을 한다.

▲[그림1] 적외선 복사열의 침투 깊이: 그림 왼쪽은 하이드로선 위라(wIRA)에 의한 피부 침투를 나타내는데 표피(각질층 및 피부 기저층)부터 진피층을 통과하여 25mm 깊이의 피하조직까지 침투하여 심부온도(Core Temperature)를 올린다. 그림 오른쪽은 기존 적외선 램프에 의한 적외선-b 및 적외선-c 파장의 조사는 각질층 및 피부 기저층 침투에 국한된다.

 

기초 연구에 따르면, 위라(wIRA)는 순수한 열 효과 외에도, 상처치유나 산화 스트레스로부터 세포 보호와 같은 긍정적인 효과도 보였다. 또한, 위라(wIRA)는 근적외선 외에도 가시광선(VIS)까지도 방출하는데, 기본적으로 가시광선은 광역학적 치료법(Photo Dynamic Therapy)이나 빛의 스펙트럼 중 각 영역의 색상만을 조사하여 다양한 질병 치료를 위해 사용되고 있다. 일례로 가시광선의 파란색 영역은 프로피온산균 여드름(propionic bacterium acnes)에 직접 작용하므로 치료에 활용되고 있다.

이를 적용하기 위해 하이드로선(Hydrosun Medizintechnik GmbH) 사는 각 스펙트럼 영역에 맞는 특별히 제작된 장비를 제공하고 있으며, 가시광선의 각 스펙트럼 영역이 지닌 치료적 특성과 위라(wIRA)가 만나 많은 케이스에서 시너지를 내고 있다.

대기 중의 수분층은 태양이 내뿜는 광선이 피부의 물 분자와 반응 시, 피부 표면에 바람직하지 않은 열 부하를 유발하는 적외선-B(중적외선) 및 적외선-C(원적외선)의 대부분의 파장과 적외선-A(근적외선) 파장 중 수분을 흡수하는 대역을 약화시키는 역할을 한다.

위라(wIRA)의 기술인 특허받은 물 필터가 대기 중의 수분층과 같은 효과를 발휘해, 광원 조사 시 적외선-B 및 적외선-C 방사선을 거의 방출하지 않으며 적외선-A 파장 중 수분 흡수 대역을 감소시킨다. 위라(wIRA) 조사 기술에 또 다른 특징은, 태양광과는 달리 자외선(UV)을 복사하지 않고 가시광선(Visible Light)을 전달한다는 점이다. 조사 시, 전달하는 가시광선량 대비 약 75% 많은 적외선-A(wIRA)을 복사한다.

이에 따라, 위라(wIRA)는 피부 표면에 열 부하는 낮추고 피하조직 내로 열 침투를 높여주는 특성을 가지게 된다. 이는 물 필터로 여과하지 않은 열복사(thermal radiation)와 비교 해 보면, 피부 자극 없이 피하조직에 다중 에너지 전달이 가능하다는 것을 알 수 있다.

위라의 구조적 기술은 할로겐 광원이 전체 스펙트럼을 방사할 때, 물이 들어있는 큐벳을 통과할 수 있는 특수한 라디에이터(조사기)만이 가지고 있다. 이 큐벳이 앞서 설명한 특허받은 워터 필터로 피부에 해로운 영향을 미치는 적외선 방사 파장을 흡수하거나 감소시키는 역할을 한다.

위라(wIRA)의 작용 메커니즘은 열 효과(Thermal Effects)와 비열적(Non-thermal & Non-thermic) 효과 두 가지로 나눠 설명할 수 있다.

조직에서 임상적으로 사용 가능한 열 영역 생성과 이로부터 파생된 열 에너지까지 위라의 열 효과 범주로 볼 수 있다.

위라의 작용 원리; 임상적으로 사용 가능한 열 방사 에너지가 조직에 전달될 때 보이는 효과:
- 적외선-A((infrared-A))에 의한 피부의 모세혈관에 열 도달(초기 가온)
- 열 방사로 인한 혈류 확장 및 2차 메커니즘으로 모세혈관 혈류 증가
- 피부 표면 조직의 가온 열 분산을 위한 혈행 활성화 (표피 열의 심부 이동)
- 심부 조직 속으로 열 전도
- 온도 상승의 의해 신진대사 촉진 및 2차 에너지 방출에 따른 신진대사 이중 증가 (온도법칙에 의하면, 3℃의 온도상승은 30% 가량의 반응속도를 향상한다. 이는, 조직에 더 높은 에너지 공급과 방출을 의미한다.)
- (다른 조사 방식 대비) 가온 초기부터 조직에 열 침투력이 우수함

(열 에너지 전달 및 온도변화에 무관한)위라의 비열효과는 직접 방사효과에 의한 세포와 세포구조에 자극제를 주입시키는 것을 근거로 한다. 위라 적외선 방사 시 세포의 반응의 예: (국소적 방사 시에도 동일함)
- (말라리아 원충 시험 근거) 세포의 표면 확장과 세포막 강화
- 사이토크롬 C (Cytochrome C) 산화효소에 대한 영향
- 뉴런(Neuron)자극을 통한 세포막 조절 용이
- 상처 복구 자극
- (신호를 나타내는 통로를 포함한)세포 보호 효과

적정 수준의 임상적 방사조도와 방사선량을 갖춘 위라(wIRA)는 위해성(기질금속단백질가수분해효소1 유발이 없음)이 없다. 뿐만 아니라, 자외선 방사에 기인한 피해에 세포보호 효과가 있다는 과학적, 임상적 증거가 충분하다.

덧붙여, 위라의 일부 파장은 상처 복구 과정에서 규제적 역할을 수행하면서도 세포와 세포외 기질 간 상호작용에 밀접하게 영향을 미치는 것으로 드러났으며 이는, 미용〮성형적 측면에서 긍정적 결과를 미치는 것으로 나타났다. 이를 입증하는 수많은 임상실험과 연구에 따르면, 수술 직후의 흉터 및 만성 상처를 비롯한 실험적 상처와 심한 화상 흉터까지도 성공적인 치료 효과를 보였다.

이를 통하여, 위라는 온도 상승효과의 측면 외에도, 조직 내 산소 분압과 혈류량 증가 역할을 통해 상처 치유증진과 감염 예방에 영향을 주며 통증 완화에도 역할을 한다는 사실까지 현저히 입증한 셈이다.

 

무엇보다 위라 온열치료에 빼놓을 수 없는 부분은 면역학적 효과이다. 위라는 면역조절에 매우 우수한 효과를 발휘하는 것으로 알려져 있으며, 이에 대한 내용은 앞선 칼럼을 통해 충분히 전한 바 있다.

 

▲[그림2] 피부의 온도 분포: Hydrosun 750® wIRA vs 일반IRA

 

[그림2]에서 보는 바와 같이 Hydrosun의 물로 여과한 근적외선(wIRA750®)이 태양의 파장과 동일성을 보이며, 피부 각질층이 아닌 가장 깊은 피하조직까지 침투해 심부 온도(Core Temperature)를 직접적으로 상승시켜 줄 수 있음을 알 수 있다.

다수의 실험 자료 및 연구 결과에 따르면 위라가 방사하는 은은하고 따스한 열은 피부에서 기분 좋은 느낌이 들게 하며 피하조직 25mm 깊이까지 침투해 심부온도를 42.5℃까지 상승시킨다.

이를 근거로 피부암, 피부기저세포암, 흑색종, 상피 종양, 악성림프종, 깊지 않은 유방암 및 재발 유방암을 적응증으로 한 표재성 온열요법으로 사용되고 있다. 이 기술을 경도〮중도 및 극도의 온도까지 발열 범위 조절을 가능하도록 설계해 암 치료에 적용한 전신 온열치료장비가 바로 Heckel HT-3000®이다. 이 장비는 미국, 유럽 등에서 기초 과학 연구부터 임상에 이르기까지 수백 편의 연구 결과를 출간해 왔으며 현재도 미국 및 유럽에서 임상 연구가 진행중(On Going Clinical Trials)이다.

또한, 위라 기술은 최근, 스위스 노터 박사의 고안으로 실시간 온도감시를 기반으로 한 비접촉식 재발유방암 전용 치료 장비(TWH-1500®)로도 개발됐다. 재발 유방암에 대한 재 방사선치료(Re-Radiation Therapy)를 가능케 하는 치료프로토콜을 수립하여, 재 방사선 + 온열치료 동시 요법의 표준을 만들었다.

이 새로운 요법은 무엇보다 독성이 없으며 재발 유방암의 국소적 통제와 함께 매우 좋은 치료 결과를 보여, 현재 독일 및 유럽 대부분의 대학병원 방사선종양학과에서 채택하여 환자를 치료하고 있다. 우리나라의 경우 TWH-1500®은 현재 식약처에 허가를 준비 중이다. 이에 대한 자세한 임상 연구에 대해서는 별도의 칼럼에서 다룰 예정이다.


각주

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.


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

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