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   제목   복강경 고강도 초점화 초음파의 콩팥절제술에 대한 적용성
   작성자   관리자     작성일   2016-01-20
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Jahangir Tavakkoli, Victor V. Rao*, Ralf Seip*, Ryan F. Paterson§, Eric Barret¶, Liang Cheng?, Arieh L. Shalhav¶, and Narenda T. Sanghvi* *Focus Surgery Inc., Indianapolis, IN §Methodist Hospital Institute for Kidney Stone Disease, Indianapolis, IN ¶Dept. of Urology, Indiana University School of Medicine, Indianpolis, IN Dept. of Pathology, Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN 논문초록 이 연구는 고강도 초점화 초음파(HIFU)를 복강경 절차를 밟아서 선택 콩팥절제술에 쓸 수 있는 가능성을 입증한다. 복강경 HIFU 프로 브 원형 두 가지를 개발하고 시험해 보았다. 프로브1: 휴대용 프로브며 초음파 영상기능이 달려 있지 않다. 스테인리스 강관 앞과 옆에 붙어있는 직사각형 압전 세라믹 HIFU 수정으로 이루어져 있으며, 각각 4MHz 또는 5MHz를 쏠 수 있다. 복강경 수술 중엔 분리되어 있는 비디오 카메라 채널로 치료를 모니터한다. 프로브2: 컴퓨터로 조종하는 프로브며, Sonablate® HIFU시스템과 합하여 초음파 영상기능을 사용할 수 있다. 이 프로브는 4MHz 초점화된 직사각형 HIFU 압전세라믹 변화기와 공 초점화된 중심의 원형 실시간 펄스 반향 영상기가 연결되어 있다. 정밀한 변환기 의 이중 평면(bi-plane)의 기계적 움직임은 초음파 영상 안내에 따라 치료하는 것을 가능케한다. 이 두가지 프로브 원형들은 전기 임피던스, 음장, 음향 동력 출력에 특정화 되었다. 이 프로브들은 20마리의 돼지가 개방 무 균 복강경 HIFU 수술 절차를 거친 한 생체 실험연구에서 시험되었다. 총 병리학과 조직학 결과들은 콩팥엽에 균일하고 선명한 선택적 괴 사손상을 만들 수 있다는 가능성을 보여 주었다. 구체적으로, 실시간 초음파 영상기 안내(프로브2)에 따라 치료를 시행하였을 때, 손상 된 크기와 위치의 오차가 1mm이하였다. 더 나아가자면, 이 기술은 부분콩팥절제술 중에 이러한 절차들 속에서 출혈을 현저히 낮출 수 있 는 지혈 도구로도 쓰일 수 있다. 서론 요즘엔 이환율과 사망률이 현저히 낮은 여러 가지의 복강경 수술 기술들에 대한 관심이 높아지고 있다[1,2]. 이 중에 비뇨기과 측에서 도 몇몇의 복강경 수술 기법들을 찾아보고 있다. 주목할만한 사례를 보자면, 극도의 낮은 온도를 쓰는 동결절제술, 고주파 절제술, 그리 고 HIFU절제술이 있겠다[3-5]. HIFU 기술은 여러 다른 장기(전립선, 간, 콩팥, 유방, 등등)에 생기는 양성 그리고 악성 병 치료하는 데 아주 좋은 결과를 보여주었다[6-9]. 게다가 여러 최근 연구에서도 HIFU의 여러 다른 조직과 혈관에 출혈을 제어하고 부분 또는 전체 를 지혈하는 능력을 보여주고 있다[10,11]. 비뇨기과에 있어서 콩팥세포암종은 세 번째로 가장 흔한 암 종류 이며, 콩팥의 가장 흔하고 해로운 종양임이 틀림없다. 이 종 양 감지후에 만약 악성종양으로 판단되거나, 종양 너무 빨리 자랄 경우엔, 환자는 종양의 크기와 위치 그리고 의사의 선택에 따라 부분콩 팥적출술을 받거나 아예 콩팥 전체를 적출받는다. 콩팥은 혈관들이 많이 집중되어 있는 이유로 아주 침습적인 콩팥적출술은 당연히 어마 어마한 출혈과 높은 이환율로 이어진다. 현재 가능성 연구에서 우리는 HIFU 기술의 적용성을 복강경 수술까지 넓혀보기로 했다. 이러한 이유로 2가지의 복강경 HIFU 프로브들을 개발하고 돼지 콩팥조직 치료에서 시험에 보았다[12,13]. 생체 돼지 연구 결과는 HIFU의 선택 콩팥절제술이 가능하다는 것 을 보여주었다. 이 결과는 아주 선명한 괴사손상을 신우계(renal pelvic system)에서 신피막까지 쓰일 수 있다는 것을 보여 주었다. 이 기술은 또한 복강경 HIFU가 콩팥엽안에서의 원형 조직괴사를 일으킬 수 있다는 것을 입증하였다. 이 기술은 부분콩팥적출술 사전에 지혈에 쓰여 이환율을 낮추는 역할을 할지도 모른다. 결과 휴대용 복강경 HIFU 프로 휴대용 복강경 프로브는 개복과 복강경 수술을 제 1그룹의 동물들(n=5)의 우콩팥 하극에 단면 디스크 모양의 괴사손상을 일으키는데 쓰였다. 복강경 수술 절차 중에서 분리된 복강경 비디오 카메라를 이용해 수술자가 프로브의 자리를 잡는데 도움을 주었다. 치료 3일 후의 부검결과를 보면 콩팥 표면에 약 1cm 넓이의 하 얀 둥근 테두리 모양의 괴사면적을 관찰할 수 있었다(Figure 6-a). 이 HIFU 괴사면적 안에서 하극의 급격한 색깔 변화를 볼 수 있었다; 동맥 혈관이 막혀 하극 에 괴저 현상이 일어난 것으로 보인다. 이 결과는 HIFU로 인한 손상은 콩팥엽의 혈액순환을 현저히 낮춰서 지혈하는 역할을 할 수 있다는 가설을 지지하는 것에 틀림 없다. 총 병리학과 조직학 결과들은 콩팥엽에(신우계(renal pelvic system)에서 신피막까지) 디스크 모양의 균일하고 선명한 선택적 괴사손상을 만들 수 있다는 것을 보여준다(figures 6-b and c). 30cc의 원주형의 손상의 평균 치료 시간은 45분이였다. 컴퓨터 제어 복강경 HIFU 프로브 두 그룹(아급성과 만성)으로 나뉜 15마리의 돼지들은 컴퓨터 제어 복강경 HIFU 프로브로 치료를 받았다. 이 모든 수술은 Sonablate® 200 HIFU 시스템으로 제어했다. 적합한 위치를 찾기 위해, Sonablate® 200 영상기로 콩팥을 세로축 가로축으로 촬영되었다. 그런 후 Sonablate® 200 치료 계획을 따라, 콩팥 하 극 부분의 2.0x1.6x1.5cm^3의 목표 부위 치료 하기로 결정되었다. 약 5cc의 균일한 손상을 만드는 치료 시간은 30분정도가 걸렸다. 총 병리학(Figure 7)그리 고 종양학(Figure 8) 검사들은 매우 균일하고 인접한 괴상손상이 또한 계획된 치료 위치와 크기(오차 ±1mm)도 훌륭하게 맞아떨어진다는 것을 보여 주었다. 더 나아가자면, Figure8-b는 아주 치료부위와 인접한 콩팥조직과의 몇 세포 넓이(20세포 이하)밖에 되지 않는 날카로운 경계선을 보여준다. 고찰과 결론 이 연구는 콩팥 같은 혈관이 집중된 장기에도 복강경 HIFU의 선명한 선택괴사손상을 반복해서 일으킬 수 있다는 것을 증명했다. 이 기술은 HIFU 도구가 효율적 으로 HIFU 정량을 전달할 수 있게 장기와 직접 접촉한다. 특히 프로브 2 경우에서 HIFU정량이 실시간 초음파 영상기의 안내에 따른 HIFU 수술이, 겨우 오차 ±1mm 손상 위치와 크기의 정확도를 보여주는 정확한 선택조직절제술을 가능케한다는 걸 보여줬다. 더 나아가서, 적절이 사용이 된다면, 표준 부분콩팥적출술 사전 에 출혈을 현저히 막을 수 있는 지혈 도구가 될 수 있다는 걸 보여주었다. 콩팥 조직의 음장 그리고 온도 반응 치수와 모의실험 그리고 손상부분의 조직병리검사는 이 조직 절제술은 가열의 원리(응고괴사) 그리고 비가열의 원리(거품현 상)에 의해 작용하는 것이라는 것을 보여준다. 이 연구에 쓰인 동력 범위(TAP)를 사용하면 초점 부분의 온도가 1초 채 되기 전에 90ºC까지 올라갈 수도 있다. 게다가 초점 주변에 고에코 부분(주로 치료 중 실시간 초음파 B모드 영상중에 관찰된다)은 카비테이션 또는 거품현상이 조직절제를 하는데 중요한 역할을 한다는 것을 증명한다. 차세대 복강경 HIFU 프로브를 개발하는 연구가 진행중이다. 이 새로운 디자인은 HIFU와 공초점 위상배열 영상을 합쳐서 자유자재의 휴대용 복강경 프로브를 만 들었다. 이 위상 배열 영상기는 목표부분을 HIFU 치료 중에 목표부분을 실시간 모니터를 할 수 있게 도와준다. 게다가 수동제어 경첩 디자인도 복강경 수술에 필 요한 움직임과 자리배치의 유연성을 높여준다. 감사의 글 이 연구는 the New Energy Development Organization(NEDO), MITI(도쿄, 일본)에서 지원을 받았다. Indiana University School of Medicine (Indianapolis, IN)의 Drs. A. P. Evan, D. Savatta 그리고 T.Siqueira의 동물 연구 지지에 감사의 말을 드립니다.
     
 
         

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