서     론

   인류가 불을 사용하기 시작한 이래 인체조직에 열을 가하는 시술은 상처의 지혈 목적 및 질병 치료를 위해서 사용해 왔다.¹⁾ 1800년대말 프랑스의 물리학자 d'Arsonval가 전류를 몸에 통과시켜서 인체조직에 열을 가하는 방법을 소개하였다.²⁾ 흔히 Bovie로 불리는 electrocautery(전기소작기)는 1920년에 하버드대학의 물리학자 William T. Bovie와 신경외과 의사인 Harvey Cushing의 공동연구로 뇌 종양수술시 전기를 이용한 지혈장비로 개발되어 현재도 임상에서 널리 이용되고 있다.³⁾⁴⁾ 물리학, 전자공학 및 의공학의 발전과 더불어 1960년대 개발되어 그 치료영역을 넓히고 있는 레이저 수술장비와 더불어 1980년대 후반 라디오전파(radiofrequency, RF) 주파수영역내의 전자기 에너지(electromagnetic energy)를 이용한 새로운 의료기기가 개발되어 여러 임상 분야에 적용되고 있다. 최근 이비인후과 분야에서도 상기도 폐쇄를 치료하기 위한 radiofrequency tissue volume reduction(라디오전파 조직 용적 축소술)이 시행되고 있다.^5)6)7)8) 전기 에너지를 이용하는 전기소작기는 전기다리미와 같이 전류가 흐르는 활성 전극에서 발생되는 고열로 원하는 조직을 소작 및 절개하게 된다. 그러나 라디오전파를 이용한 수술은 전자기파 에너지가 조직을 통과하면서 조직이 열을 발생하게 한다는 점에서 근본적으로 전기소작술과는 다르다. 이에 저자는 라디오전파를 이용한 수술에 관련하여 물리학적 기초 원리, 병리학적 효과와 라디오전파를 이용한 수술의 적응증, 술식, 치료성적 및 합병증 등을 기술하고자 한다.

전자기장(Electromagnetic Spectrum)

   전자기장의 전파 에너지를 이용한 가정용 전자제품의 하나인 microwave 전자레인지가 개발되어 널리 사용되고 있다. 전자레인지는 2500 MHz의 고주파를 이용하여 음식 속의 물분자를 진동시켜 발생되는 열을 이용하여 음식을 조리하는 장비이다. 이러한 전자기 에너지는 의학에도 적용되어 조직이 열을 발생하게 하는 새로운 수술장비가 개발되게 되었다. 이 장비에 사용되는 전자기파가 100 kHz와 3 MHz사이로 AM과 ham radio을 포함하는 라디오주파수영역내에 존재한다(Fig. 1). 따라서 라디오전파와 첨단 전자공학이 접목된 새로운 의료장비를 이용한 수술이라는 의미로 radiofrequency electrosurgery(라디오전파 전자수술)나 약칭하여 RF surgery(RF수술)이라 명명하고 있다. 라디오전파를 이용한 수술의 특성을 대변하는 controlled/cold ablation의 합성어인 Coblation이라는 용어도 사용되고 있다.
   조직내에 전자기파를 흐르게 하는 것 자체가 위험이 없는 것은 아니다. 50~60 Hz의 낮은 주파수의 전류가 50에서 500 mA 정도로 조직 내에 흐를 경우 심실 세동이 일어날 수 있으며 1 A이상의 전류에서는 심정지까지도 나타날 수 있다.⁹⁾ 신경과 근육은 전기보다 라디오전파에 덜 민감하다.¹⁰⁾¹¹⁾ 라디오전파 발생장치는 이런 점에서 수술에 이용시 전기적 쇼크를 일으키지 않으며 조직에 열을 발생시켜 조직 변성을 유도할 수 있는 새로운 수술장비로 개발된 것이다. 그러나 pacemaker를 장착하고 있는 부정맥 환자가 RF수술을 필요로 할 경우 전자기장적인 상호간섭이 유발될 수 있으므로 술전에 심장학 및 의공학적 측면에서 안정성을 확인하여야 한다.

물리학적 원리

   기본적인 RF수술의 원리는 100 kHz에서 3 MHz의 범위내의 전자기파를 이용하여 조직의 국한된 부분에 열을 발생시켜서 조직의 열응고를 유도하는 것이다. 인체내의 라디오전파에 의한 조직의 발열은 세포 내외의 이온들인 Na^＋, Cl^-, Ca^＋＋, Mg^＋＋에 의해서 생성되게 된다. 이 이온들은 라디오 주파수 범위 내에 존재하는 자기장의 힘에 의해서 이동하게 되는데 이동 경로에 위치하는 다른 분자들과 부딪치면서 열을 생성하게 된다. 이온 경로내에 저항이 많으면 많을수록 더 많은 열이 생성되는데 균일한 조직에서 열이 생성되는 공식들은 다음과 같다.
   T＝J²pt/CD, T＝KJ²t/R⁴
   T는 조직의 발열 온도이고 t는 초 단위의 작동 기간이며 D는 조직의 밀도(Kg/M³), 그리고 C는 조직의 specific heat capacity(kcal/kg/°C), R은 전극과 조직간의 거리이다. 이런 조직의 발열특성은 조직간에 차이가 있으며 그 조직의 미세구조, 수분 함유도 그리고 전기적 이온의 농도에 의해서 결정된다. 조직의 온도 상승은 전극의 작동시간 t에 비례하며 전류밀도가 2배 증가하면 국소적으로 발생되는 열은 4배 증가된다. 특히 두 번째 공식은 조직의 발열이 왜 전극주변 1 mm 에서 1 cm내로 국한되는 지를 설명해 주고 있다. 전극에 인접한 조직의 온도에 비하여 전극과의 거리가 2배 떨어진 조직의 온도는 1/16로 감소하게 된다. 이런 물리학적 공식을 이해하는 것이 실제로 RF수술의 술식 및 수술범위를 결정하는데 도움이 된다.

수술장비 및 기본술식

수술장비
   라디오전파 수술장비는 전기소작기와 마찬가지로 단극방식(monopolar system)과 양극방식(bipolar system)이 있다.
   단극방식은 수술자가 다루는 활성 전극과 환자의 하체에 붙여진 접지판(grounding/disperse pad)사이를 465 kHz(Somnoplasty^R), 3.8 MHz(Ellman^TM)의 전자기파가 흐르게 된다(Fig. 2A). 인체에 들어온 전파 에너지는 직접 활성 전극에서 발열하는 것이 아니라 전극주변 수 mm정도의 조직에서 열을 발생시키게 된다. 양극방식은 별도의 접지판이 필요하지 않으며 100 kHz(Coblator^TM), 500 kHz(Celon ENT^TM)의 전파가 전극의 말단부위에 약 0.5~1 cm 간격으로 활성과 비활성 전극이 위치하여 전극간 전파의 이동으로 조직에 열을 발생시키게 된다(Fig. 2B). RF 수술기기의 구성은 단극방식의 경우, 라디오전파 발생장치(radiofrequency generator), 활성 전극, 접지판으로 이루어진다. 라디오전파는 전선을 통해 흐르며 척추 주사침 형태의 활성 전극은 말단 일부를 제외하고는 절연되어 있다. 이 전파는 높은 에너지의 활성 전극에서 낮은 에너지의 환자 인체 내로 흐르게 되는데 이때 환자는 전자기장 회로의 한 부분이 되는 것이다. 인체를 통과한 전파는 접지판을 통하여 발생장치로 다시 돌아와서 완전한 회로를 이루게 된다. 접지판의 전류량은 매우 낮게 되어 화상이나 조직에 어떤 변화을 일으키지 못한다. 양극방식의 추가된 기능으로 ENTec Coblator^TM Plasma Surgery System은 라디오전파와 조직과 전극사이에 유입된 식염수가 이온전리 증기층(ionized vapor layer)을 형성하여 Plasma Scalpel/Blade Wand^TM 주위에 강한 에너지를 가진 Na^＋ 이온입자가 급속히 조직내로 침투하며 조직의 절개 및 열응고가 가능하게 개발되었다(Fig. 3). 기존의 전기소작기를 이용한 조직 절개 및 소작시 500°C정도의 고열이 발생되어 주위 조직의 열 손상이 큰데 비하여 라디오전파를 이용한 조직 절개는 주위 조직에 대한 열 손상이 매우 적은 장점이 있다.

기본 술식：라디오전파 조직 용적 축소술(Radiofrequency tissue volume reduction), 라디오전파 세침 소작술(radiofrequency needle ablation/channeling)
   라디오전파를 이용한 술식은 심장내과의 우회하는 전기신경 경로의 제거를 위한 세침 소작¹²⁾과 비뇨기과의 전립선 비대증치료¹³⁾ 및 내시경적 간암 소작술¹⁴⁾에 사용하며 발전되어 왔다. 이러한 술식은 안전하고, 정밀하여 주위에 중요한 해부학적 구조를 가지는 질환의 치료에 적합함이 확인되었다. 최근에 라디오전파 수술은 이비인후과 영역의 폐쇄성 수면 장애 호흡 질환을 치료하기 위해 상기도 확장에 적용되고 있다.¹⁵⁾
   라디오전파 세침술은 활성 전극의 몇 mm내의 조직에 전달된 라디오전파에 의해 빠르게 50~90°C 정도의 국소적인 조직의 온도 상승을 유발하여 수초에서 수분 내에 열적 손상과 비가역적인 조직 변성을 유도한다. 라디오전파 세침술로 조직 변성이 일어나는 병변의 크기는 전파의 강도와 기간 그리고 전극의 크기에 좌우된다. 세침술에 의한 조직의 병변은 앞서 기술한 물리학적 공식에 따라 미식축구공 모양으로 만들어 진다.¹⁶⁾ 전파의 강도와 기간이 정해지면 최대 병변의 크기는 폭이 넓어진 타원의 축을 조사함으로써 예측할 수 있다. 병변의 장축은 활성 전극 길이의 2배이고 부축은 장축의 3분의 2이다. 그 예로 10 mm 22-Gauge의 활성 전극은 대략 20 mm×13 mm의 최대 병변을 만들게 된다(Fig. 4).
   조직 효과에 영향을 주는 중요한 인자들에는 (1) 라디오전파의 주파수, (2) 전파 강도, (3) 라디오전파의 파형, (4) 적용 시간과 (5) 활성 전극의 크기 등이 있다. 다른 요인들이 고정된 경우 큰 활성 전극에서 발생되는 전파의 강도는 낮아진다. 보다 큰 전극으로 더 큰 병변을 얻기 위해서는 전파 강도가 충분히 상승되어져야 한다.¹⁷⁾ 다양한 형태와 크기를 가진 병변이 만들어지는 것은 라디오전파로 인한 열 발생의 비정형성과 열전도와 복사 등으로 인한 열 손실로 설명된다. 비갑개 조직과 같이 혈관이 잘 발달된 조직에서는 혈액에 의한 열 방출 및 손실이 급속히 진행되는 것처럼 조직의 특성에 따라 라디오전파 세침술로 만들어지는 병변에 차이가 난다.

조직 효과 및 조직학

   수술에 이용되는 발열 장치에 따라 조직의 온도는 45°C부터 500°C 이상 등 차이가 크게 난다. 그에 따라서 생물학적 효과는 간단한 조직의 탈수부터 화상 및 탄소화에 이르기까지 매우 달라질 수 있다. 최종적인 조직의 변화는 최고 온도와 최고 온도의 기간에 따라 결정된다.¹⁸⁾ 열 손상의 초기 변화는 구조적인 것보다는 기능적 변화이다. 미세 혈관이 온도가 상승하면서 확장되고 혈관벽의 투과성은 증가하고 조직부종이 생긴다. 40~45°C 정도의 미약한 온도 상승 중에 발생하는 손상은 과열된 조직의 과도한 물질대사의 결과이며, 비가역적인 변화가 일어나기 전에 많은 시간이 소요된다. 열에 민감한 단백질과 효소의 변성 때문에 대부분의 동물 세포가 급속하게 사멸되는 온도는 47°C이다. 50초간의 60°C에서 세포는 극화되고 핵 손상으로 분리되며 부종과 출혈이 관찰된다. 섭씨 70°C에서 이러한 변화는 더 심해지고 부분적인 괴사와 말초성 부종도 나타난다. 80°C에서는 괴사와 부종이 더 현저해 진다. 병변의 경계는 이 온도에서 H & E 염색으로 잘 구별되어 진다. 이 손상 병변을 벗어난 부종이 넓게 분포하게 된다. 100°C 이상의 온도는 수분의 기포화와 세포 폭발을 일으키고 조직의 탄소화도 이 온도 이상에서 일어나게 된다.¹⁹⁾ 
   라디오전파 에너지에 의한 90°C 정도의 발열에 대한 조직의 반응의 시간대별 변화는 초기 24시간 안에 열응고에 따른 울혈 부종 등의 일차적인 급성 염증반응이 발생된다. 시술 3일 경과 후 조직의 괴사가 진행되고 10일 이후부터 시술부위의 조직이 섬유-반흔 조직으로 변화되어 간다. 그리고 라디오전파에 의한 조직의 부피 감소는 2단계로 이루어지게 된다. 정상조직이 반흔조직으로 변하면서 조직의 부피가 감소되며 주위의 정상 조직을 끌어당기게 되는 것이 1단계의 조직 수축 현상이고 수개월에 걸친 반흔-섬유조직의 흡수에 따른 추가적인 조직의 부피감소가 2단계로 이루어진다. 결론적으로 라디오전파에 의한 저온의 조직내 발열로 조직의 열응고 및 괴사를 유도하여 조직의 용적이 흡수축소 되며 마지막으로 반흔 형성에 의해 조직이 경직되어 원하는 시술 목적을 이루게 된다.

이비인후과영역에서의 라디오전파 수술

   이비인후과 영역에서 라디오전파를 이용한 전자수술은 상기도 폐쇄에 관여하는 과도한 조직을 줄이려는 최소 침습적인 술식으로 발전하여 왔다.⁵⁾⁶⁾ 동물 실험에서 혀 조직의 유의한 부피 감소가 특정 소작 부위에서 확인되었다.¹⁵⁾ 비후된 하비갑개의 축소와 연구개 조직의 수축과 경직으로 코골이 진동의 감소 효과에 대해 보고되었다.⁷⁾⁸⁾ 이비인후과에서 사용중인 대표적인 RF수술 장비로 단극방식인 Somuns사의 Somnoplasty^R 장비는 조직 온도에 대한 정보뿐만 아니라 회로 저항, 사용중인 전력 수치(W), 적용 시간 그리고 조직에 전달된 총 에너지(Js)를 알려주는 기능이 있으며, 양극방식의 ENTec Coblator^TM Plasma Surgery System은 기존의 전기소작기나 레이저을 이용시 동반되는 주위 조직에 대한 열 손상을 최소화 하며 조직절개 기능이 추가되어 있다. 이러한 장비들을 이용한 연구개, 하비갑개, 설근 및 구개편도 세침 소작술과 Coblation 편도 적출술에 관하여 최근까지 연구보고된 내용을 정리하였다.

라디오전파 연구개 세침 소작술(Radiofrequency of the soft palate in snoring and sleep-disordered breathing)
   연구개조직에 대한 라디오전파를 이용한 술식은 구개의 연부 조직의 부피를 줄여주고, 반흔조직이 구개인두의 진동을 줄여주며, 상기도를 확장 시켜서 코골이와 수면 관련 호흡장애를 줄여준다.
   레이저구개수구개성형술(laser-assisted uvulopalatoplasty, LAUP)나 구개수구개인두성형(uvulopalatopharyngoplasty, UPPP)를 대신하여 외래에서 국소마취로 시행할 수 있다. 본 술식은 출혈, 감염, 언어장애, 연하장애 등의 술후 후유증이 거의 나타나지 않는 안전한 술식으로 소개되고 있다.⁵⁾⁸⁾ 특히 본 술식의 가장 큰 장점으로 기존의 LAUP, UPPP 술식의 연구개 절개로 인한 점막 손상에 의한 통증을 줄일 수 있다는 것이다. 현재까지 인정되고 있는 라디오전파 연구개 세침술의 적응증은 호흡장애지수 20이하의 경증의 수면무호흡, 상기도저항증후군 및 단순코골이 환자를 대상으로 상기도 폐쇄의 원인 요인이 연구개에 국한된 경우에 시술된다. 만일 시술 대상 환자가 하비갑개비후, 설근부 비대 및 구개편도 비후 소견이 동반된 경우 이들에 관한 적절한 치료가 동반되어야 치료 성적을 높일 있다. 연구개 세침술식은 시술자마다 다양하나 시술부위는 연구개 중앙과 좌우측면에 주로 시술한다(Fig. 5). 수술 성적은 대략 80% 이상 정도로 보고되고 있으며,²⁰⁾²¹⁾ Somnoplasty^R를 이용한 세침술에서 1회에 여러 부위를 세침하여 조직에 발생한 총 에너지 양이 많을수록 술후 통증은 증가한 반면 증상 개선 효과가 높았다.²²⁾ 따라서 보다 높은 수술 성적을 얻기 위하여 환자의 연구개의 두께 및 구개수의 크기 등을 고려한 조직에 투입되는 라디오전파 에너지의 전류농도 및 총에너지 양, 시술시간, 일회 시술의 병변 수 등에 관한 보다 체계적인 연구가 필요하다. 술후 합병증으로 초기연구에서 보고된 7.6%의 점막손상은 최근 15~45%까지 높게 보고되고 있어²³⁾²⁷⁾ 가능한 연구개 근조직내로 깊게 시술하고 구개수 기저부 아래부위의 세침은 피할 것을 권장하고 있다. 시술 후 14개월 추적조사에서 41%의 환자가 증상이 재발되어 추가적인 시술이 필요했다고 보고하고 있어²⁴⁾ 향후 본 술식의 효용성 판단하기 위하여 보다 장기간의 추적관찰 연구 결과가 요구된다. 특히 기존의 레이저를 대신하여 조직 절개가 가능한 Coblator^TM system의 Scalpel/Blade Wand^TM를 사용하여 조직의 열 손상을 최소화하면서 연구개 하단의 측면을 절개하고 구개수를 부분절제 하는 Coblator-Assisted Uvulopalatoplasty(CAUP)술식을 시행하면서 환자의 인두 형태에 따라서 연구개, 구개편도 및 전후 구개궁에 세침술도 함께 시행할 수 있다.

라디오전파 하비갑개 세침 축소술(Radiofrequency volumetric reduction for hypertrophic turbinate)
   하비갑개 비대는 가장 흔한 비폐색의 원인이다. 하비갑개 비대는 알레르기성, 혈관성 비염 등 만성적인 비점막의 염증성 질환과 비중격 만곡에 의해 보상성으로 커진다. 내과적 치료에 실패한 만성적으로 비대화된 하비갑개는 수술적 축소술이 필요하다. 기존의 술식은 레이저, 가위, 전기 소작술을 이용하여 주로 일부분 또는 전체 비갑개를 절제하였다. 이들 술식은 높은 치료 성적에도 불구하고 통증, 출혈, 가피형성, 건조감, 감염, 유착 등의 술후 합병증이 흔하다. 라디오전파를 이용한 하비갑개 부피 감소술은 최소한의 침습적인 술식으로 점막하 조직에 열을 발생시켜 조직의 부피를 감소시킨다.⁶⁾⁷⁾ 하비갑개 세침술은 부분 마취하에 외래 시술로 가능하며 시술부위는 nasal valve area로 작용하는 하비갑개 전방 1/2 부위이다(Fig. 6). 하비갑개 세침술과 레이저 하비갑개성형술의 효과를 비교 분석한 연구결과에서 본 술식이 비폐색을 주관적 및 객관적으로 개선시켰으며 점액섬모기능의 이상을 초래하지 않았다고 보고하고 있다.²⁵⁾ 또한 하비갑개 세침술로 비강 기도의 확장으로 수면무호흡 환자에서 비강양압치료기(nasal continuous positive airway pressure, CPAP) 착용률을 향상시킬 수 있었다.⁷⁾ 앞으로 본 술식의 장기추적 결과, 반복 시술의 효과 및 부작용에 관한 임상 연구와 함께 비 알레르기, 비점액 분비 및 비주기(nasal cycle) 등에 미치는 영향 등에 관한 기초 연구가 필요하다.

라디오전파 설근부 축소술(Radiofrequency tongue base reduction in sleep-disordered breathing)
   라디오전파를 이용한 설근부 축소술은 수면호흡장애의 원인으로 관여하는 비대한 혀의 크기를 축소시킴으로 상기도의 개존도를 향상시켜주는 최소 침습적인 세침 술식이다. 시행 초기의 치료성적에 관한 연구에서 수면다원검사의 지표들과 기도확장의 의미있는 호전을 확인하였고 술후 합병증으로 연하통, 점막손상 및 설근부 농양을 총 18예의 시술에서 각각 1예씩 경험하였다고 보고하고 있다.²⁶⁾ 중증의 무호흡환자에서 UPPP와 동반하여 본 술식을 시행하는 경우 술후 부종에 의한 기도 확보를 위하여 CPAP사용 및 입원관찰이 필요하다. 시술부위는 신경혈관의 손상을 피하기 위하여 Circumvallate papillae를 기준으로 혀의 측부를 제외한 정중선 전방, 후방부분 또는 paramedian 부위로 제한하고 재시술시 동일 부위의 시술을 예방하기 위하여 술전에 시술 부위의 순서를 정하여 시행한다(Fig. 7). 최근 본 술식의 합병증에 관한 연구에서 총 25예에서 설부 통증 4예, 기도 폐쇄를 유발한 구개저 부종 및 설근부 농양 각각 2예로 술후 합병증의 발생 빈도가 초기 보고에 비하여 높아지고 있어 술후 항생제 및 스테로이드 투여를 권장하고 있다.²⁷⁾ 라디오전파 설근부 세침술은 수면호흡장애에서 혀와 하인두의 상기도 폐쇄를 해결하는 대안적인 치료법이다. 향후 본 술식의 치료성적을 높이고 합병증을 최소화할 수 있는 적정 치료 지침과 장기추적 결과를 위하여 많은 임상경험과 연구가 요구된다.

라디오전파 구개편도 세침 축소술/Coblation 구개편도 적출술(Radiofrequency tonsillar reduction/Coblation tonsillectomy)
   비후한 편도선 적출을 위하여 snare, 레이저 전기소작기 등을 이용한 다양한 술식이 적용되고 있지만 술후 통증 및 연하장애 출혈 등의 후유증은 여전히 해결되지 못한 문제점이다. 최근 이비인후과 영역에 도입된 라디오전파를 이용한 조직 용적 감소술을 구개편도에 적용하는 시도가 이루어지고 있다. 현재 까지 연구는 미약하지만 Somnoplasty R에서 고안한 이중 활성 전극을 사용한 편도 세침술로 1년이상 구개편도의 크기를 감소시켜 구인두의 기도확장과 폐쇄성 무호흡 증상의 개선을 확인 할 수 있었다.²⁸⁾ 술후 일시적인 편도 종창소견은 보였으나 기도 폐쇄, 통증 및 출혈은 없었다. 심한 무호흡이 동반된 환자에서는 양측 세침술은 피하고 술후 부종에 의한 기도 폐쇄의 위험성을 줄이기 위하여 입원 및 CPAP사용이 필요하다. 소아 및 재발성 만성 편도선염에서 편도 세침술의 적용에 관한 연구는 되어있지 않다. 조직 절개가 가능한 Coblator^TM Plasma Scalpel/Blade Wand을 이용한 편도 적출술이 소개되고 있다. 소아에서 coblation 술식이 기존의 전기소작 술식에 비하여 수술부위의 창상 치유가 빠르고 술후 통증도 적었으나²⁹⁾ 성인에서는 기존 술식과 차이가 없음을 보고하고 있다.³⁰⁾ 

결     론

   라디오전파를 이용한 RF수술을 환자에 시술하기에 앞서 본 술식의 물리학적 배경, 기기의 구성 및 특성, 조직학적 효과, 안전성, 적응증에 관한 시술자의 정확한 이해가 필수적이다. 현행 의료보험제도하에서 새로운 신기술에 대한 의료보험 적용 및 의료수가에 관한 논의가 필요하다. 앞으로도 기존의 RF수술장비의 단점과 한계를 보완한 진보된 새로운 장비들이 개발되어 임상에 소개될 것이 예상된다. 따라서 임상 연구를 통하여 그 유용성이 검증된 장비와 술식에 대한 충분한 사전 교육 및 수련 과정이 선행되어야 한다. 적응증에 따른 적절한 술식이 시행되고 그 경과 및 결과를 확인해 갈 때 RF수술은 이비인후과 영역에서 지속적으로 발전될 것이다.

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