▲온열치료 전문가 강상만 칼럼니스트
필자는 지난 2024년 5월부터 매주 금요일 온열요법에 대한 칼럼을 전하기 시작하여 지금까지 35편을 전하며 많은 의료진과 관계자로부터 많은 관심과 반응 그리고 환자에게 올바른 정보를 전함에 있어 뜻깊은 한 해가 되었음에 깊은 감사를 드린다.
2025년에도 많은 관심과 격려 부탁드리며, 새해 첫 칼럼의 주제로 국내에서 가장 많이 사용하고 있는 ‘정전용량(용량결합) 방식의 장비에 대한 선택 기준은 무엇일까’에 대해 다뤄보고자 한다.
필자가 이 주제를 주목한 이유는 실제 온열 암 치료를 시행 중이거나 관심 있는 의료진 또는 관계자로부터 가장 많은 질문을 받는 주제가 어떤 장비가 환자의 치료에 도움이 되고 사용자가 편리하게 운용할 수 있는지에 대한 관심이 크기 때문이다.
정전용량(靜電容量, Capacitive/Condenser)은 전기 회로에서 두 도체(플레이트 기반 전극) 간에 전하를 저장할 수 있는 능력을 의미하며 두 도체 사이에는 전기가 흐르지 않은 물질인 절연체가 있어, 이러한 도체와 절연체로 이루어진 장치를 정전용량 방식이라고 한다. 도체, 즉 전극은 전자가 자유롭게 이동할 수 있고 전기가 잘 흐르는 높은 전도성을 가지고 있어, 열 전도성은 높으나 전류가 흐를 때 저항은 낮다.
정전용량 방식의 고주파 온열 암 치료기는 전기적 측면에서 볼 때 콘덴서, 즉 가정이나 사무실의 형광등이 켜지는 원리라고 보면 이해가 쉬울 것이다. 정전용량 방식의 치료기에서 두 전극 사이의 인체가 절연체로서 작용하게 된다. 하지만, 절연체 또는 부도체로 분류하는 고무, 유리, 플라스틱과 같은 물질과는 다른 인체의 특징은, 인체는 피부의 습기와 땀도 있으며 무엇보다 인체 내에는 체액(수분)이 많기 때문에 두 도체(전극) 사이에서 전류가 흐를 때, 전기장이 형성된다. 전기장과 자기장은 전극 사이에서 축적된 전하량에 따라 파동 형태로 전파된다.
아래 [그림 1]과 같이 정전용량 방식에 의한 13.56MHz의 반송 주파수는 물리적으로 초당 13,560,000회의 아주 빠른 속도로 두 전극 사이에서 전자기 교환장에 의해 양전하(+)와 음전하(-)가 교차하게 된다. 이때 인체는 세포 및 세포 매트릭스에 있는 이온들과 물(H2O)은 전자기장에 반응하여 극성에 따라 인접한 분자들과 마찰 및 충돌을 일으키며 생체에 열을 생성한다. 특히, 물 분자 중 전기적으로 불안정한 산소(O-)분자는 음전하를 띠기 때문에 양극 주위의 양전하(+)인 전자들과 더 강하게 결합하고자 반응한다.
[그림 1] 13.56MHz 주파수의 인체 반응과 열 생성 원리
시판 중인 대부분의 정전용량 방식의 온열 암 치료기는 고주파 대역에서 단파(Short waves)인 13.56HHz 반송주파수를 이용한다. 인체의 온열 요법에 최적화된 13.56MHz 주파수에 대한 특성 및 장점에 대해서는 지난 칼럼 34편을 참조 바란다.
이번 칼럼은 13.56MHz를 사용하는 고주파 국소 부위 심부 온열 암 치료기의 작동 원리를 기반으로 최적의 선택 기준이 무엇인지 알아보고자 함에 있다. 용량 결합의 원리를 기반으로 할 때 장비의 출력은 매우 중요하다. 국제 온열치료 전문가 그룹은 2004년, 일본 오사카에서 온열 치료에 관한 임상 전문가 그룹(The Kadota Fund International Forum 2004 – Clinical group consensus )이 모여 전반적인 합의를 도출하고 이를 문서화하여, 2008년 3월 국제 온열 종양 저널(International Journal of Hyperthermia)에 출판하였다. 이에 따르면 용량 결합 방식의 고주파 온열 암 치료 장비가 심부까지 온도를 제대로 상승시키기 위해서는 최대 600와트(W) 출력이 필요함을 전하고 있다.
이를 근거하여 온열 암 치료가 발달한 유럽의 독일, 네덜란드, 스위스, 이탈리아 등의 국가들은 나라별 온열 종양학회에서 정한 치료 지침(Guideline)이 수립됐으며 이는 유럽 온열 종양학회(ESHO)에서 규정한 가이드라인에도 부합한다. 그러나, 뉴스위크에서 매년 발표하는 세계 베스트 병원 리스트 탑 20에 매년 당당히 자리하고 있는 우리나라의 경우 현재까지도 온열치료에 관한 가이드라인이 마련되지 않은 안타까운 현실이다. 이에, 우리나라의 온열치료 현장도 국제적인 기준과 지침을 살피고 따라야 할 필요성이 있음을 강력히 주장한다.
국소 부위 심부 온열 암 치료는 기본적으로 심부에 자리 잡은 종양에 고열량(High Dose)이라 할 수 있는 43℃까지 온도를 올리는 것을 목표로 한다. 물론 인체 여러 부위에 위치한 암에 따라 출력의 세기는 다르게 적용해야 하지만, 고주파 신호가 인체 심부에 고온의 열을 올리기 위해서는 장비에 탑재된 출력의 세기는 매우 중요한 요소임은 분명하다.
물론, 온열 암 치료의 또 다른 목표인 전자기장의 유도를 통한 저열량(Low Dose)에서의 면역반응 유도나 혈류 개선을 통한 산소 유입 증가 등 또 다른 장점을 가지고 있지만, 심부 종양 온열 치료에 있어, 출력이 매우 중요한 이유는 인체의 장기와 조직이 지방층 및 뼈로 둘러싸여 있어 고주파가 제대로 투과되려면, 충분한 파워가 필요하기 때문이다.
온열 암 치료에 있어, 출력에 못지않게 중요한 기능이 바로 냉각시스템(Cooling System)이라 할 수 있다. 높은 열량을 전하기 위한 고출력 주입 시, 피부 및 지방층 보호를 위한 적정 온도로 조절할 수 있는 쿨링이 필요하기 때문이다. 고용량의 출력 에너지를 감안하여 최대 10℃ 이하까지 낮출 수 있는 냉각 시스템을 갖춘 장비가 바람직할 것이다.
많은 의료 장비가 놓치고 있는 점이 바로 치료를 받는 환자의 입장을 살펴야 한다는 점을 필자는 주장한다.
일반적으로 암 환자는 수술 후유증이나 항암 화학제 및 방사선 치료로 인한 급격한 체력 저하 및 체중 감소를 겪는다. 심한 경우, 전신 쇠약과 암성 통증 및 암성 우울증을 동반하기도 한다. 이러한 상태에 놓인 대다수의 암 환자가 온열 치료를 받는 한 시간 동안 온열 암 치료 장비 위에서 치료 중 움직일 수 없는 고정 자세의 불편함과 고통을 호소한다. 수십 회에 이르는 전 치료 과정을 고려했을 때, 절대 짧지 않은 시간 동안 불편함과 고통을 감내해야 함이 분명하다.
실제로 암 환우 온/오프라인 자조 모임 등에서 암 환자들이 호소하는 불만 사항을 종합적으로 정리해 보자면,
첫째, 방사선 치료 장비와 유사해 보이는 온열 암 치료기에 대한 심리적 거부감을 느낀다고 한다.
둘째로, 치료 시 고정된 자세를 지속적으로 취해야 하는 불편함은 치료 중 근골격계 통증 등을 악화시켜 힘듦을 호소한다.
셋째로는 대부분의 용량 결합 방식의 장비가 갖추고 있는 물주머니 형태 전극의 무게와 압박감이다. 고주파를 방사하는 동판의 무게와 피부 표면 쿨링을 위한 증류수의 무게가 더해져 체력 부진을 겪는 암 환자에게 압박감으로 다가 간다는 점이다.
넷째로는 온열 암 치료 중 탈진을 경험했거나 치료 출력 상승에 따른 꼬집거나 바늘로 찌르는 듯한 통증을 느낀 환자들은 중도 치료 거부를 선택한다.
끝으로, 1시간에 이르는 치료 시간 동안 탈의 및 환부 노출과 기계 소음으로 인한 환경적인 스트레스를 하소연하였다.
이처럼 치료받는 환자의 입장은 고려하지 않고 장비를 제조하는 입장에 따라 치료 효과나 실리를 따지지 않고 환자의 불편함에 대한 개선은 없으며, 그저 익숙하다는 이유를 들어 설계 구조를 답습하고 발전된 기술 탑재 없는 텅 빈 내실은 그대로 둔 심미성만 강조한 외양에 속지 말아야 한다. 또한, 시판 중인 장비의 대부분이 생산 일자가 최근이라 할지라도, 탑재된 기술은 90년대와 2000년 초반에 머물러 있는 경우가 많다. 이는 암을 치료하는 데 있어서 왜 최신 로봇 수술을 선택하고, 신약을 사용하는지를 빗대어 생각해볼 필요성이 있다.
특히, 의료분야에서 사용하는 의료 장비는 특허를 가진 의약품이 아니다. 특허를 가진 의약품은 처방이 늘어나고 시간이 지날수록 그 안전성(Stability)과 유효성(Efficacy)이 검증된다. 그러나, 의료장비(의료기관용 기기)는 그렇지 않다. 과학기술의 발달에 따라 발달된 최신 기술을 탑재하고 적용하는 것이 최신 의료장비의 가치라 할 것이다.
쿠바의 올드카가 클래식으로 빛나는 이유는 오랜 시간 변치 않는 외양을 유지하면서도 최신의 기술 탑재 없이도 예전과 같이 굴러가는 것이 고풍스러운 매력이기 때문이다. 하지만, 나의 몸을 치료하는 장비가 쿠바의 올드카와 같다면 그것이 의료기기로서의 가치가 있는 것인가 묻고 싶다.
환자가 치료받기 편안한 자세로 온열 암 치료를 받을 수 있도록 개선된 장비, 분명한 치료 효과를 위한 고출력 전달에도 꼬집듯 한 통증을 없애고 부드러운 온열감 전달할 수 있는 기술력을 탑재한 장비, 인체 해부학적 구조에 적합한 밀착력 있는 전극으로 환부 노출 없이, 흰옷을 입은 상태에서 유방암 치료를 받을 수 있도록 여성 암 환자 친화적 장비, 전극의 무게 압박감이나 쿨링의 차가움에서 해방시킬 수 있는 기술이 적용된 장비라면 환자에게 치료 만족감과 동시에, 치료 중 심리적 안정감까지 전하여 편안한 암 치료, 휴식 같은 암 치료 시간을 보장할 수 있을 것이다.
하이딥600WM의 경우 유럽에서 30년 이상의 임상경험에서 얻은 소중한 사례들을 장비 개발에 반영하여 환자 친화적인 맞춤형 장비를 구현하였다. 불필요한 외형은 과감히 줄인 컴팩트한 설계와 동시에 최대 600와트(W)의 출력을 탑재하여 국제기준을 준수하였으며, 전극의 무거움이나 차가움이라는 단점 보완을 위해, 획기적인 기술 개발을 통해 유연한 소재의 전극에 무게 경량화를 실현시켜 이탈리아 특허 기술로 등록하였다. 특히, 인버터 방식의 기술 구현을 통하여 인체 조직 내 균질한 열 확산이 가능하도록 했으며 6℃까지 조절 가능한 강력한 냉각 시스템을 전극에 탑재하였다. 또한, 기존 장비들이 위쪽 전극에서만 고주파를 발사하는 기계적 한계를 뛰어넘어, 두 개의 양전극 모두 고주파(RF)를 발사함으로써 가온 영향력(Heating Impact)을 극대화했다.
하이딥600WM은 여기에 더하여 세포를 공명시키는 장기별 맞춤 주파수인 디지털 진폭 편이 주파수가 13.56MHz 고주파와 함께 발사되어 열 내성을 감소시키고 세포 사멸은 더욱 촉진시키는 획기적인 기술을 제공한다. 이러한 복잡한 최신 기술들을 독일 지멘스사의 제어 시스템을 탑재하여, 입력부터 출력까지 모든 과정을 디지털화하여 신속하고 정밀하게 프로세스 전 과정을 관리하고 환자에게 도달한 정확한 열에너지를 열량(Kcal) 단위로 제공하는 신기술이 구현된 장비이다. 또한 각 암 종별 치료 프로토콜을 내장하고 있어 모든 치료 과정이 지멘스 제어시스템에 의해 안정적으로 운용되며, 터치형 디스플레이로 조작 편의성을 높여 환자뿐만 아니라 운영자 친화적인 장비이다.
검증된 장비라는 측면에서 살펴보자면, 하이딥600WM은 시판 후(PMS) 임상 평가보고서(CER) 4,000건의 증례를 통하여 임상 검증을 마치고 그 결과를 규제당국에 보고하였다. 최근 의료기기 안전성 정보 보고(Periodic Safety Updated Report: PSUR)를 의무화하여, 한층 강화된 유럽의 의료기기법인 CE-MDR 인증을 2023년 6월 업계 최초로 획득한 유일한 장비로, 유럽 온열종양학회(ESHO) 등 국제학회의 품질기준을 충족하였다. 무엇보다 하이딥600WM은 다기관 전향적인 임상 연구를 수행하고 출판하였으며 현재도 유럽에서 다기관(MULTI-CENTERED) 임상시험 연구를 지속적으로 수행 중인 검증된 장비이다.
마지막으로 온열 암 치료 장비를 도입하였거나 도입 예정인 병원은 반드시 장비 가격이 합리적인지, 무상 보증 기간 경과 후 A/S 체계 및 유지보수 비용에 관해서도 확인해야 할 것이다. 무상보증기간 경과 후 비정상적으로 증가한 A/S 및 유지보수 비용으로 후회하지 않기를 바란다.
현재 국내 의료용 고주파 온열기 시장이 매우 혼탁하고 과열된 점을 꼽지 않을 수 없다. 장비의 가격은 장비 생산이나 수입 원가 대비 비합리적으로 매우 높은 판매가를 보인다. 이는 장비마다 천차만별이지만 경쟁입찰 시, 비슷비슷한 초고가를 형성하던 장비의 가격이 낙찰을 목표로 원가나 품질을 의심할 만큼 끝도 없이 할인하는 아이러니한 양태를 보인다.
또 다른 시장 과열 사례로는, 납품을 앞둔 타 장비의 위약금까지 대납하겠다며 계약 취소를 종용하거나 거기에 더하여 서비스 품목(예: 고압산소기 또는 통증 치료기) 등 다른 의료기기들을 무료로 제공하겠다고 하는 등 공정 경쟁을 저해하는 비정상적인 상거래 행위가 매우 빈번해지고 있는 현상이다.
명백히 불법적인 행위들도 버젓이 이루어지는 현 시장은 분명 시장 스스로 자정 기능에 의해 조절될 것으로 확신하지만, 이는 결국 구매자와 환자 모두에게 금전적인 피해와 동시에 치료 신뢰성을 저해하는 요소로, 신중하고 현명한 구매 결정이 필요하다고 본다.
마지막으로 정전용량 방식의 고주파 온열 암 치료 장비의 선택 기준에서 아래에 나열한 체크포인트를 반드시 살펴보고 확인해야 온열 암 치료를 수행하는 병원 입장 또는 치료를 받아야 하는 환자의 입장에서 최선의 합리적인 선택이 될 수 있다는 것이 필자의 의견이다.
Reference:
1) Int. J. Hyperthermia, March 2008; 24(2): 111-122
2) The Kadota Fund International Forum 2004 – Clinical group consensushttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18283588/
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