[논문]고주파 온열치료기의 전극의 직경에 따른 한천 팬톰의 온도분포 분석

이용희; 오영기; 김화영; 전경수; 최은철; 박승규; 김옥배; 김진희

doi:10.14316/pmp.2014.25.1.1

초록
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온열 치료는 방사선치료와 병행했을 때 종양에 대한 효과적인 치료방법이다. 환자의 안전과 효과적인 치료를 위해서는 가온 시 인체의 온도의 분포를 확인하는 것이 중요하다. 본 연구는 사용중인 고주파온열치료기와 제조사가 권하고 있는 protocol를 이용하여 펜톰의 온도를 높여주었다. 온도측정에 사용된 펜톰은 한천(agar)으로 5 cm두께로 단면을 측정할 수 있게 제작되었다. 가온 시 온도의 분포는 에너지가 클수록 온도가 높게 올라갔으며, 온도 분포는 에너지에 상관없이 비슷한 영역이 가온되었다. 아래쪽보다 위쪽으로 온도가 높게 올라가는 경향을 보이고 있으며, 큰 전극보다는 작은 전극을 사용했을 때 온도가 높게 올라가고 치우치는 온도분포를 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

Hyperthermia is effective treatment modality when it combine with the radiotherapy treatment. It is important to verify the temperature distribution of (patient's) body for the safety and effective treatment during raising the temperature. In this study, we raised the temperature in agar phantom usi...

Hyperthermia is effective treatment modality when it combine with the radiotherapy treatment. It is important to verify the temperature distribution of (patient's) body for the safety and effective treatment during raising the temperature. In this study, we raised the temperature in agar phantom using radio frequency (RF) Hyperthermia and protocol that manufacture recommend. Temperature distribution measured 5 section of 5 cm thickness with agar phantom. When the temperature was raised according to the increase energy. Temperature distribution was elevated at similar domain regardless of energy. The temperature tend to be increased at up side then bottom side and also increase when A large electrode was used than small one.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만 인체 등가인 휴모노이드팬톰(humanoid phantom)으로 측정해본결과 위쪽전극으로 열 분포가 집중되는 것을 볼 수 있었으며, 이로 인한 부정확한 온도분포는 치료의 정확도를 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다. 본 연구에서는 전극의 크기와 위치 따라 온도분포를 한천팬톰에서 면밀히 측정해보았다.

제안 방법

15∼25 cm, 15∼15 cm, 25∼15 cm 총 3가지 전극으로 구성하였으며 3 cm의 전극 중심에 3 cm 깊이마다 온도센서를 부착하고 측정하였고, 최종온도 변화를 열화상 카메라로 단면을 촬영하였다.
본 실험에서는 제조사가 권하고 있는 프로토콜에서 선택하여 온도 분포를 측정하였다.
일반적으로 위, 아래 전극의 크기가 동일하면 가운데를 중심으로 고른 열이 분포를 하고 전극의 크기가 작은 쪽으로 열점이 이동하는 것으로 알고 있으나, 한쪽으로 치우치는 경향이 있어 한천(Agar) 팬톰을 이용하여 깊이에 따른 온도분포를 온도센서와 열화상 카메라를 이용하여 측정하였다. 같은 위, 아래 같은 크기의 전극과 같은 시간에 고에너지로 가온이 되면 당연히 최고온도 상승도 높아지는 것을 볼 수 있었다.
전극의 중심에서 5 cm의 거리와 10 cm에서의 온도를 측정도 간 프로토콜 과정 5를 선택하였으며, 최종온도상승을 측정하였다.
조직과 거의 비슷하도록 한천(Agar)을 이용하였고, 깊이에 따른 단면을 정확하게 측정하기 위해서 32×6×3 cm³두께의 팬텀을 25개 제작하였다. 제작된 팬톰은 5단으로 쌓아서 단면의 온도 분포를 측정하였다(Fig. 1).
팬톰을 제작하고 가열조건에 따라 온도상승과 온도분포를 측정하였다. 조직과 거의 비슷하도록 한천(Agar)을 이용하였고, 깊이에 따른 단면을 정확하게 측정하기 위해서 32×6×3 cm³두께의 팬텀을 25개 제작하였다.
과정 1은 50분 동안 10분 간격으로 전력를 변화 시켜 에너지가 206 kJ이고, 과정5는 315 kJ 의 에너지이다. 표면에서 3 cm의 깊이마다 온도계를 이용하여 온도를 측정하고 열화상 카메라를 이용하여 단면의 열분포를 촬영하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 온열 치료기는 Celsius42+사의 Celsius TCS 이다. 현재 환자치료에 이용되고 있으며, 13.
에너지에 따른 온도분포를 측정에는 위쪽전극, 아래전극 모두 25 cm의 크기로 구성하고, 간 프로토콜 과정1과 과정 5를 이용하였다(Table 1). 과정 1은 50분 동안 10분 간격으로 전력를 변화 시켜 에너지가 206 kJ이고, 과정5는 315 kJ 의 에너지이다.
조직과 거의 비슷하도록 한천(Agar)을 이용하였고, 깊이에 따른 단면을 정확하게 측정하기 위해서 32×6×3 cm3 두께의 팬텀을 25개 제작하였다.

성능/효과

또 냉각 효과 및 아래전극의 효과가 동시에 나타났다. 3 cm의 깊이에서 9℃ 가 상승하였고 전극의 크기에 비해 가온영역이 줄어드는 것을 확인하였다. 6 cm의 깊이에서는 9℃가 상승하였고, 가온영역이 더 줄어들었다.
5,6) 특히 정상조직은 혈관분포가 많아서 혈류에 의한 냉각효과가 있지만 종양은 혈류가 나빠서 주변 정상조직에 비해 온도가 4∼5℃도 높아 치료를 효과적으로 할 수 있다.
Table 4는 전극 중심에서 5 cm, 10 cm 떨어진 지점에서의 깊이에 따른 온도 측정의 결과이다. 전극의 중심축에서 깊이에 따른 온도측정의 결과 깊이에 따른 온도 상승률은 50% 정도의 감소를 보인다. 5 cm 떨어진 지점에서의 온도 측정결과 11℃, 8.
같은 위, 아래 같은 크기의 전극과 같은 시간에 고에너지로 가온이 되면 당연히 최고온도 상승도 높아지는 것을 볼 수 있었다. 전극의 크기가 15 cm일 경우 전체적인 온도 분포는 25 cm의 전극의 크기의 전극에 비해 가온 영역이 작을 것으로 생각 되었으나, 온도상승폭이 더 크게 나타났고, 최고 19.4℃, 최저 9.1℃로 온도편차가 더 심하게 나타났다. 이로 인해서 4℃ 이상의 가온영역은 25 cm과 거의 같은 정도의 영역을 보여주고 있다.

후속연구

본 실험을 바탕으로 온열치료의 정확한 온도분포를 예측하는데는 한계가 있으므로 혈관, 조직 등을 고려한 정확한 온도분포를 측정하는 연구가 필요하겠다. 또한 치료부위에 따른 프로토콜 연구도 필요하겠다.
본 실험을 바탕으로 온열치료의 정확한 온도분포를 예측하는데는 한계가 있으므로 혈관, 조직 등을 고려한 정확한 온도분포를 측정하는 연구가 필요하겠다. 또한 치료부위에 따른 프로토콜 연구도 필요하겠다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	온열치료의 원리는?	많은 임상 연구 결과에 따르면 방사선치료와 온열치료를 병행했을 때 악성종양에 대한 효과적인 치료방법임을 보여 주고 있다.1-4) 온열치료는 종양 부위에 온도를 40∼45oC의 온도를 높여 괴사 또는 자살사를 유도 한다.
	열에 의한 사멸은 무엇에 기인하는가?	열에 의한 사멸은 단백질 변성과 자양분 공급의 결핍에 기인되고 생존율은 42∼43oC의 온열에서 급격히 저하된다.5,6) 특히 정상조직은 혈관분포가 많아서 혈류에 의한 냉각효과가 있지만 종양은 혈류가 나빠서 주변 정상조직에 비해 온도가 4∼5oC도 높아 치료를 효과적으로 할 수 있다.
	종양에 효과적 열전달을 하기 위해서는 어떤 것이 중요한가?	6-15) 이로 인해 종양에 효과적 열전달과 표면에 냉각 효과를 극대화 할 수 있게 되었다. 이러한 효과적인 열전달은 적확한 온도와 적절한 전극의 선택이 뒷받침되어야 한다. 고주파방식의 온열치료기는 전극과 전극의 가운데 높은 온도가 분포하는 것으로 알려져 있다.

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