온열치료 시 Cooling system과 Water bag이 심부온도분포에 미치는 영향 분석

• 영문명: Analysis of effect of cooling system and water bag on body core temperature upon hyperthermia
• 발행기관: 대한영상의학기술학회
• 저자명: 양진영(Jin-Young Yang)
• 간행물 정보: 『대한영상의학기술학회 논문지』2019년 춘계학술대회 논문지, 59~69쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 의약학 > 방사선과학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2019.03.30

국문 초록

목 적：온열 암 치료는 인공적으로 열을 가하여 암 조직을 괴사시키는 치료법이다. 심부온도가 42℃ 이상 도달해야 치료 효과를 기대할 수 있으며 이를 위해선 높은 출력에너지가 필요하다. 그러나 종종 뜨거움 호소, 화상, 피부홍조, 지방괴사 등의 부작용이 발생 할 수 있고 이러한 Pain control을 위해 Water bag을 사용하거나 Cooling system을 사용하여 부작용을 최소화하고 있다. 따라서 본 연구에서는 Water bag 과 Coolingsystem이 치료효과를 기대할 수 있는 온도상승폭에 영향을 끼치는지 면밀히 분석하고, 환자의 안전을 도모하며 치료효과를 높일 수 있는 최적화 방안을 모색하고자 한다. 대상 및 방법：13.56 MHz의 고주파를 사용하고 있는 Celsius TCS 장비이며, 실험에 사용한 출력에너지는 150 W, 160 W, 170 W, 175 W, 175 W 각각 10분씩 총 50분 이었다. 직경 25 cm의 상/하부전극에는 멸균증류수가 들어 있고 25℃~8℃까지 제어 가능한 Cooling system을 가동하였다. Water bag은 멸균증류수 2.5ℓ를 넣어 사용하였다. Phantom은 Agar powder(한천가루) 1 kg과 0.9% NACL(생리식염수) 25ℓ를 혼합하여 20 cm두께의 Agar phantom을 만든 후 5 cm 간격으로 4등분하여 제작하였다. 먼저 Cooling온도를 23℃, 18℃, 13℃, 8℃ 각각 변화를 주어 동일한 출력에너지로 4개 의 온도센서를 이용하여 심부깊이에 따른 온도변화를 측정하였다. 다음은 동일한 출력에너지와 Cooling온도에서 Water bag 사용의 조건을 달리하여 심부깊이에 따른 온도변화를 측정하였다. 결 과：Cooling온도 23℃에서는 표면 6.5℃, 5 cm 깊이 8℃, 10 cm 깊이 6.5℃, 15 cm 깊이 7℃의 온도변화를 나타냈고 Cooling 18℃에서는 표면 3.2℃, 5 cm 깊이 7.7℃, 10cm 깊이 6.3℃, 15 cm 깊이 8℃, Cooling 13℃에서는 표면 –6.1℃, 5 cm 깊이 5.1℃, 10 cm 깊이 4.2℃, 15 cm 깊이 6.5℃ 이고, Cooling 8℃에서는 표면 -5.4℃, 5 cm 깊이 4.3℃, 10 cm 깊이 3.9℃, 15cm 깊이 5.5℃의 온도변화가 측정되었다. Cooling온도가 낮아짐에 따라 온도변화폭이 떨어졌으며 특히 13℃, 8℃에서는 피부표면이 (-)값의 온도변화를 보여주었다. Water bag을 사용하지 않았을 때 온도변화는 표면 6.5℃, 5 cm 깊이 8℃, 10 cm 깊이 6.5℃, 15 cm 깊이 7℃ 이고, Water bag 1개 사용 시 표면 4.8℃, 5 cm 깊이 7℃, 10cm 깊이 7.3℃, 15 cm 깊이 7.5℃도였고 Water bag 2개 사 용에서는 표면 4.2℃, 5 cm 깊이 7.1℃, 10 cm 깊이 6℃, 15 cm 깊이 7.4℃, Water bag 위/아래 사용에서는 표면 5.1℃, 5 cm 깊이 6.5℃, 10 cm 깊이 5.5℃, 15 cm 깊이 7.2℃도로 각각 측정되었다. Water bag 사용에 따라 피부표면의 온도 가 control 되는 것을 알 수 있고, 최하 5.5℃ 이상의 온도상승폭을 관찰 할 수 있다. 결 론：충분한 치료효과를 기대하기 위해선 고출력에너지가 필요하며 화상, 지방괴사 등의 부작용을 방지하기 위해 Cooling system과 Water bag을 사용하여 control 하고 있다. 실험결과에서 볼 수 있듯이 Cooling온도가 낮아짐에 따라 피부표면의 온도 상승폭이 현저히 감소하는 것을 알 수 있으며 특히 13℃, 8℃에서는 (-)값의 온도변화를 나타낸 것으로 보아 Cooling system은 온열치료 시 피부화상 등의 부작용을 방지하고 Pain control의 큰 도움을 줄 수 있을 것이라 판단된다. 그러나 Cooling온도를 18℃ 미만으로 제어하게 되면 심부온도 10 cm 깊이에서 4.2℃, 3.9℃밖에 온도를 올리지 못한 것을 비추어 볼 때 18℃미만의 Cooling온도는 암세포 괴사를 기대하기 어려울 것이다. Water bag 실험에서는 피부표면의 온도상승폭이 대조군에 비해 감소한 것으로 보아 피부 조직을 보호할 수 있음이 증명되었고 Water bag을 사용하더라도 심부조직의 온도는 암세포 괴사를 기대할 만큼의 온도상승이 확인되었다. 따라서 두 실험을 종합하여 볼 때 Cooling 온도는 18℃∼20℃로 Control 하고, 동시에 Water bag을 1개 사용하는 것이 150W 이상의 고출력에너지를 사용함에도 환자 안전을 도모할 수 있고 긍정적 치료효과를 기대 할 수 있을 것이다.

영문 초록

Purpose：Hyperthermia cancer therapy is a way of therapy that kills cancer tissues by applying heat artificially. Therapeutic effect can only be expected when body core temperature reaches 42℃, requiring high output energy. Nevertheless, there can often be side effects such as too much heat, burn, skin flushing, adipose tissue necrosis and they are minimized with cooling system or water bag to control pain. Thus, this study tries to accurately analyze the effect of water bag and cooling system on increase in temperature to expect therapeutic effect, and seek ways to optimize it for patient’s safety. Material and Method：It is Celsius TCS using high frequency of 13.56 MHz, and it was total 50 minutes composed of 10 minutes each for output energy of 150 W, 160 W, 170 W, 175 W, 175 W used in the experiment. Upper and lower electrode with the diameter of 25cm stores sterilized distilled water and cooling system that can control from 25℃∼8℃ was operating. Water bag used 2.5 ℓ of sterilized distilled water. Phantom was made by being divided into a quarter at the interval of 5 cm after creating 20 cm thick Agar phantom mixing 25 ℓ of NACL (0.9% physiological salt solution)a= and 1kg Agar powder. First, Cooling temperature was changed to 23℃, 18℃, 13℃, 8℃ relatively to measure changes in temperature depending on core depth using 4 temperature sensors with the same output energy. Next step measured temperature changes depending on core depth by changing conditions when water bag is used at cooling temperature with the same output energy. Result：At Cooling temperature 23℃, temperature change was indicated 6.5℃ at surface, 8℃ at 5 cm depth, 6.5℃ at 10 cm depth, 7℃ at 15 cm depth and at Cooling temperature 18℃, it indicated 3.2℃ at surface, 7.7℃ at 5 cm depth, 6.3℃ at 10 cm depth, 8℃ at 10 cm depth, at Cooling temperature 13℃, it was –6.1℃ at surface, 5.1℃ at 5 cm depth, 4.2℃ at 10 cm depth, 6.5℃ at 15cm depth, at Cooling temperature 8℃, it was –5.4℃ at surface, 4.3℃ at 5 cm depth, 3.9℃ at 10 cm depth, 5.5℃ at 15 cm depth. As Cooling temperature lowers, increase in temperature dropped and especially at 13℃, 8℃, skin surface showed negative temperature changes. When Water bag was not used, temperature changes were 6.5℃ at surface, 8℃ at 5 cm depth, 6.5℃ at 10 cm depth, 7℃ at 15 cm depth, and when 1 Water bag was used, it was 4.8℃ at surface, 7℃ at 5 cm depth, 7.3℃ at 10 cm depth, 7.5℃ at 15 cm depth and when 2 Water bag were used, it was 4.2℃ at surface, 7.1℃ at 5 cm depth, 6℃ at 10 cm depth, 7.4℃ at 15 cm depth, and when Water bag is used on top and bottom, it was 5.1℃ at surface, 6.5℃ at 5 cm depth, 5.5℃ at 10 cm depth, 7.2℃ at 15 cm depth. Depending on the chance of using Water bag, it showed temperature at skin surface was controlled, observing increase in temperature at least 5.5℃. Conclusion：To expect enough therapeutic effect, high output energy is needed and to prevent side effects such as burn and adipose tissue necrosis, it is controlled with cooling system and water bag. As we can see in experiment result, increase in temperature at skin surface significantly drops as cooling temperature lowers and especially at 13℃, 8℃, it showed negative temperature changes, which means cooling system can give a big help to control pain as well as preventing side effects such as skin burn upon heat therapy. But when it is controlled below 18℃, seeing that it could not raise temperature only by 4.2℃, 3.9℃ at 10 cm of core temperature, it is hard to expect cancer cell necrosis with cooling temperature below 18℃. In Water bag experiment, temperature increase at skin surface dropped compared to that of comparison group, explaining it can protect skin tissue and even if water bag is used, temperature at core tissues could raise temperature enough to expect necrosis of cancer cells. Therefore, combining these two experiments, controlling cooling temperature at 18℃

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 대상 및 방법

Ⅲ. 결과

Ⅳ. 고찰 및 결론

Ⅵ. 참고문헌

키워드

온열치료 온도분포 한천팬텀 Hyperthermia temperature distribution Agar phantom