[한국기술뉴스] KAIST 기계공학과 박인규 교수 연구팀이 삼성서울병원 임효근 박사 연구팀, ㈜알에프메디컬 이진우 박사 연구팀과 공동 연구를 통해 암 소작 시술 시 실시간으로 고주파 소작 중인 조직의 온도와 압력의 측정이 가능한 소작용 바늘을 개발하였고, 이 기술의 유효성을 전임상/임상 실험을 통해 검증해냈다. 

고주파 소작술은 암 조직에 도체 바늘을 삽입한 뒤 전기소작을 통해 암조직을 고온 가열해 제거하는 최소침습적 방법으로 시술 과정이 편리하고 효과적일 뿐만 아니라 환자에게도 부담이 적어 널리 사용되고 있다. 하지만 소작 중 발생하는 열에 의해 체액이 기화되며 내부의 압력을 증가시키는데, 이는 스팀 팝핑 (steam pop)이라는 소작 중 소규모 폭발 현상으로 연결된다. 이러한 폭발 현상은 환자에게 악영향을 끼칠 수 있을 뿐만 아니라, 만약 암조직의 소작이 완전히 이루어지지 않은 상황에서 발생하면 암의 전이까지 유발될 가능성이 있어 매우 위험하다. 

박인규 교수 연구진은 이러한 문제의 해결을 위해, RFA용 바늘에 집적 가능한 얇은 필름 형태의 생체적합성 온도/압력 센서를 개발하여 소작부위의 조건을 실시간으로 모니터링할 수 있는 RFA용 센서 집적 바늘 (sRFA-needle)을 구현하였다. 전임상/임상 실험을 통해 신뢰성있게 스팀 팝핑을 감지할 수 있으며, 조직 내부의 온도, 압력, 그리고 전기전도성의 변화를 동시에 측정함으로써 스팀 팝핑이 어떠한 식으로 이루어지는지에 대한 실마리를 제공하는 기술을 세계 최초로 개발하였다. 본 연구에 사용된 압력센서는 피라미드 형태로 초미세 3차원 패터닝되어 있는 전도성 나노복합재 필름과 기판 전극 사이의 접촉 저항 변화로 압력을 측정하며, 온도에 따른 금속 저항 변화를 통해 온도를 측정하였다. 또한 개발된 센서가 체내 고주파 소작술 중 발생가능한 고온/고압 조건에 높은 신뢰성을 가짐을 검증하였다.

제작된 sRFA-needle의 전임상/임상 실험 수행 전에 시뮬레이션을 통해 소작 과정이 모사되었는데, 그 결과 RFA용 바늘의 전도성 영역의 양 끝단에서 가장 활발하게 소작이 일어남이 확인되었으며, 이를 통해 스팀 팝핑은 소작이 진행되는 앞부분과 뒷부분의 각 소작 영역이 합쳐지며 급격한 소작 영역의 팽창에서 나타나는 결과임을 유추할 수 있었다.

이에 더하여, 기존에 고주파 소작술에서 사용되던 임피던스 측정만으로는 모니터링할 수 없던 스팀 팝핑을 온도/압력 측정을 통해 감지할 수 있음을 확인하였으며, 세부적인 스팀 팝핑 메커니즘이 시뮬레이션과 비슷하게 구현됨을 센서를 통한 소작 환경 모니터링을 통해 확인하였다. 그리고, 이를 통해 고주파 소작술의 안정성 및 수술 유효성 증진에 기여할 수 있는 가능성을 보였다. 

이번 연구를 주도한 박인규 교수는 “암, 하지정맥류 등의 질병에 최소침습적 치료방법으로 널리 사용되고 있는 고주파소작술에서 조직 내의 온도, 압력을 측정할 수 있는 기술이 세계 최초로 개발되었으며, 이를 통해 고주파소작술의 안정성과 정확성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.