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Principles of Thyroid RFA Therapy

열 이나 여러 가지 경화 물질을 이용하여 양성 종양이나 암을 치료하려는 노력은 오래전부터 있었다.
특히 간암에는 여러 가지 종류의 치료 방법들이 고안되어 사용되었는데 최근에는 고주파 열치료가 중요한 치료법으로 이용되고 있다.

 

고주파 전류(high frequency current, HFC)란 100,000㎐ 이상의 교류 전류를 말한다.
1889년 Joubert는 주파수를 어느 정도 이상 높이면 근육의 수축이 일어나지 않는다는 사실을 발견하였고 달손발은 이 실험을 지속하여 주파수가 5,000㎐ 넘으면 근육 수축이 감소되고 10,000㎐ 이상에서는 근육 수축이 일어나지 않는다는 것을 발견하였다.

달손발은 자신에게 실험을 하여 고주파를 몸에 가하면 약한 온열감이 발생한다는 것을 알아내 고주파전류가 의학적으로 이용 가능하다는 것을 제시하였다.


위와 같이 고주파는 다른 전류 형태와는 달리 감각신경 및 운동신경을 자극하지 않아 근육수축을 일으키지 않고 불편한 감각을 유발하지 않으면서 신체조직의 특정부위를 가열할 수 있다.

 

 

 

     
fail23.gif 고주파 열치료는 일정한 주파수로 진동하는 교류 전류가 종양 내에 삽입한 바늘과 피부에 붙인 패드 사이를 흐르면서 세포내 이온을 진동시켜 열을 발생시키는데 전자 렌지의 원리와 유사하다.

        이때 발생되는 열의 세기는 바늘 끝에서 가장 강하고 멀어질수록 점점 약해지는데 거리의 제곱에 반비례하여 열의 세기가 감소하게 되므로 바늘 끝에서 멀어질수록 온도가 급격히 감소하게 된다.


    열에 의한 조직 손상은 바늘에서 발생하는 온도에 따라 다른데 이론적으로는 50도 이상에서 5분 이상 경과하여야 비가역적인 조직 손상이 발생하지만 실제로는 90도 이상의 열을 가하여 종양의 괴사를 유발하게 된다.
    그러나 100도 이상 열을 가할 경우는 조직의 탄화 현상(바늘 끝에 숯이 형성되어 붙는 현상) 때문에 조직에 흐르는 전류의 저항이 증가되면서 치료 범위가 좁아지는 현상이 일어나게 된다.

 

Introduction of Thyroid RFA

bullet_blue.gif 갑상선 종양 고주파 열치료의 parameters


일반적인 종양(주로 hepatoma)과 갑상선 종양의 고주파 열치료는 조금 다른 parameter 들이 사용된다.
그 중에서 중요한 parameter는 아래와 같다.

 

    1) 주로1cm active electrode를 사용하여 Thyroid tumor의 크기에 따라서 0.5cm, 1cm, 1.5cm, 2cm electrode를 사용할 수 있다.

 

    2) RF power(current)는 20-70 watt(1cm active tip)를 사용하는데 perfusion mediated tissue cooling(heat sink effect)가 많을수록 높은 RF power를 사용해야 한다.

 

    3) 치료 시간은 30분 이내로 제한하여 부작용의 가능성을 줄이는 것이 좋다. ( 평균 치료 시간이 14분 )

 

    4) Hepatoma에서는 Fixed Needle Technique이 사용되는데 이 technique은 Electrode를 hepatoma의 중앙에 고정시키고 종양 밖의 정상 간까지 충분히 ablation 하게 된다.

 

 Fixed Needle Technique과는 달리 갑상선의 고주파 열치료는 초음파를 보면서
갑상선 종양을 여러 개의 small imaginary unit로 나누고 electrode를 움직여 가면서
unit by unit treatment 하는 Moving Shot Technique을 사용한다.
이 technique에 대해서는 뒤에서 다시 자세히 설명하겠다.


    5) Electrode는 thyroid tumor를 비롯하여 모든 종양에 internally cooled electrode 가 가장 효과적이다.
    그 이유는 아래에 잘 정리되어 있다.

 

 

 

   doc_4.png
    <전극 온도와 탄화 현상>
    
    

  bullet_blue.gif 가장 이상적인 고주파 열치료 바늘(electrode)은?

 

위의 graph는 탄화 현상과 온도와의 관계를 나타낸 것으로  아주 재미있는 paradoxical phenomenon을 보여준다.

종양 (tumor)을 고주파 치료할 때 이론적으로는 50도 이상에서 5분 이상 경과하면 비가역적 조직 손상이 발생하지만 in vivo에서는 perfusion mediated tissue cooling(heat sink effect) 때문에 충분하고도 빠르게 조직 손상을 유발하려면 충분한 열을 가해주어야 한다.

 

 그러나 위의 그래프에 의하면

 

   1) 90도 이상의 열이 가해지기 시작하면 electrode 끝에는탄화 현상이 시작되며 100도 이상에서는 심한 탄화 현상이 유발된다.

 

    2) 결국 탄화 현상은 electrode에서 pad로 흐르는 전류의 흐름을 방해하여 고주파 열치료 효과가 감소된다.

 

    3) 결론적으로 종양을 충분히 치료하려면 높은 온도가 필요하지만 일정 온도 이상에서는 도리어 치료 효과가 감소하는 paradoxical phenomenon이 발생한다.


렇다면 고온으로 치료를 하면서도 탄화 현상은 없는 electrode는 불가능한가?

 

    Internally cooled electrode를 이용한 Cool tip RF system은 그것을 가능하게 하였다.
    이 system은 높은 RF power로 충분한 ablation을 하면서
    electrode 안에서는 찬 물이 순환하면서 electrode tip을 항상 낮은 온도로 유지하여
    탄화 현상을 방지하였다.

 

    doc_5.png     
    <internally cooled electrode>

    

최근에는 바늘 끝이 냉각되는 바늘(internally cooled electrode)이 개발되어 치료 바늘인 electrode 안을 냉각수가 흐르면서 바늘 끝의 온도를 낮춰주므로 종양은 높은 온도를 유지하여 잘 괴사시키고 바늘 끝은 낮은 온도를 유지해 탄화 현상을 방지해서 넓은 범위의 종양 치료를 가능하게 하고 있다.
     

 

rfasystem.jpg
      
     

 

    
    
    

 

 

 

의료진을 위한 갑상선 자료와 갑상선 고주파 열치료 자료를 준비 중 입니다.

모든 자료는 무료로 공개될 예정이며

빠른 시간에 완성 하도록 하겠습니다.

 
Related site
Korean Thyroid Association
Korean Society of Thyroid Radiology
The study group on thyroid ablation in North America
 
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