온열요법의 효과와 방식

온열요법은 암 치료의 새로운 접근 방식으로, 섭씨 42~43도의 열을 암 조직에 직접 전달하여 치료 효과를 극대화하는 방법입니다. 이 치료법은 방사선 치료와 항암 화학요법과 병행하여 사용되며, 종양 세포의 생존율을 감소시키고 정상 조직의 손상을 최소화하는 데 기여합니다. 이번 글에선 온열요법의 기본 개념과 생리학적 원리, 다양한 치료 방식 및 그 적용 범위에 대해 알아보겠습니다.

 

온열요법의 효과와 방식

 

온열요법

 

 

온열요법이란 섭씨 42~43도의 열을 암 조직에 국소 또는 전신으로 전달하여 암을 치료하는 방법으로, 방사선 치료와 항암화학요법과 함께 사용하여 방사선이나 항암제의 효과를 높이는 역할을 합니다.

 

 

온열에 의한 생물학적 효과

 

 

열 감수성(thermal sensitivity)과 열 내성(thermal tolerance)

 

암세포는 온도의 증가와 가온 시간의 증가에 따라 생존율이 떨어집니다. 온도가 43℃ 이상이 되면서 시간에 따라 지수 함수적으로 생존율이 감소합니다. 또한 온도가 1℃ 상승할 때 생존율에 큰 영향을 줍니다. 생존율이 37%로 만드는 데 걸리는 시간을 평균 치사 가온 시간이라 하며 그 역수는 열 감수성을 나타내는 지표로 사용됩니다. 그림 2-35에서 보듯이 42.5℃ 이상에서는 그 이하에서보다 열 감수성의 상승이 떨어지기 때문에 임상에서는 보통 42.5℃ 또는 43℃에서 치료 온도를 정합니다.

 

한 번 열을 받은 조직은 열에 대한 내성이 열에 대한 효과를 반감시키는데 시간이 지나면 그 내성이 사라지기 때문에 보통 온열치료는 3일에 주기로 주 2회 혹은 주 1회 치료합니다.

 

열 감수성은 종양 조직의 산성도(pH), 세포주기에 따라 다릅니다. 즉, 산성도가 낮으면 열 감수성은 높아지고, 세포주기의 S기에서 열 감수성이 높습니다. 악성종양은 정상조직과 비교했을 때 약산성인데 이러한 약산성 환경에선 열 감수성이 높아 열에 의한 손상이 악성종양이 정상조직보다 높아집니다.

 

 

종양의 크기에 의한 가온 시간의 변화

 

종양의 크기에 따라 종양의 50%가 회복하는 데 필요한 시간(종양 치유 시간)이 지수함수적으로 감소합니다. 그 이유는 종양 내의 pH가 종양이 클수록 낮아 열 감수성이 높기 때문입니다.

 

 

온열요법의 치료 가능비(hyperthermia therapeutic ratio)

 

온열요법을 시행할 경우 정상조직의 장해를 고려해야 하며 정상조직의 50%가 장애가 발생할 때의 가온 시간이 종양의 50%가 회복될 때의 시간보다 커야 온열요법을 시행할 수 있습니다.

 

 

온열요법의 적용과 제한

온열요법을 시행하는 것은 다음과 같은 이유와 제한점을 가지고 있습니다.

열에 의한 악성종양의 손상은 산소와 무관합니다. 즉, 산소가 풍부한 세포나 저 산소의 세포나 열 감수성은 비슷합니다.

열은 아치사장해(sublethal damage: SLD)나 잠재적 치사 장해(potentially lethal damage:PLD)에서의 회복을 방해합니다. 따라서 종양 치료에는 좋지만, 정상조직의 회복에는 좋지 않습니다.

 

1. 종양 내부의 혈류가 적어 열이 축적되어 정상조직보다 온도 상승이 쉽습니다.

 

2. 열은 DNA 손상을 회복하여 종양을 치료할 때 좋습니다. 하지만 정상세포의 회복에는 좋지 않습니다.

 

3. 열은 일부 항암제에서 그 효과를 높이는 작용이 있습니다.

 

4. 온열치료에서는 계획된 것과 똑같이 시행되기 어렵습니다. 이것은 에너지원에 대한 조직의 반응을 알 수 없고 온도 변화로 인한 조직의 혈류량 변화를 알 수 없으며, 이러한 혈류량의 변화는 열의 분포를 변화시켜 치료계획에 따른 결과를 예측할 수 없습니다.

 

5. 온열요법은 비용과 인력이 집중적으로 투입됩니다.

 

6. 고가의 장비와 의사 등이 치료할 때마다 장시간 집중적으로 투입되기 때문에 큰 비용이 필요하며 기본적인 의료인력과 의료시설을 갖추어야 합니다.

 

하지만 이런 제약과 단점을 고려해도 방사선 치료와 병행해서 사용하면 암 환자들의 치료에 매우 효과적입니다.

 

온열요법 방식

 

 

온열요법의 성패는 치료의 재현성과 조직 내에서의 정확한 온도측정입니다. Probe를 조직에 삽입하여 몇몇 고정된 위치에서 온도를 얼마나 정확하게 측정할 수 있는가와 계획된 치료 방침에 따라 얼마나 정확하게 재현할 수 있는가가 중요합니다.

 

 

국소 온열요법

 

 

임상적 결과에 영향을 미치는 중요한 요소는 치료 장비의 성능입니다. 성공적인 온열요법을 위해선 기준에 맞는 장비를 잘 선택하여 구매하는 것입니다. 장비를 구매한 다음 그 장비가 임상에서 사용되기 전에 미리 테스트하고 임상 조건을 모의 실험해 보아야 합니다. 이 임상 사용 전 승인시험에서의 실패는 환자에게 심각한 장해를 초래할 것입니다.

 

보통의 국소 온열요법은 환자가 부담을 줄이고 안전하게 시행할 수 있습니다. 국소 온열요법은 방사선이나 화학요법의 보조적 수단으로 이용되고 있으며, 가온 방법으로는 라디오파 가온법, 마이크로파 가온법과 초음파 가온법이 있습니다.

 

 

라디오파 가온(radio-frequency heating)

 

라디오파란 보통 300MHz 이하의 파장을 말하고, 이것을 활용한 가온법을 라디오파 가온이라 합니다. 라디오파 가온법에는 충전 가온법(capacitive coupling heating)과 유도 가온법(inductive heating)이 있습니다.

충전 가온법은 2개의 전극을 체표에 밀착하게 한 후, 그 사이에 전류를 흘려 가온시키는 방식입니다.

 

유도 가온법은 인체 주위에 설치한 코일에 고주파 전류를 가해 인체 내에 생긴 와류(eddy current)로 가온하는 것입니다. 유도 가온법의 큰 특징은 전극의 배치, 조합, 크기, 형태를 변환하여 여러 가지의 온도분포를 얻을 수 있다는 것이며, 조직 내 혹은 강 내 가온용 applicator를 사용하면 조직 내 또는 강 내 가온할 수 있습니다.

 

 

마이크로파 가온(microwave heating)

 

주파수가 300MHz~30GHz인 전자파를 마이크로파라 부르며 마이크로파 가온의 장점과 단점은 다음과 같습니다.

 

장점	단점
비침습적 가온이 가능	근육층의 감쇠가 커서 심부까지 도달하지 못함
국소 가온이 가능	금속제 온도계와 작용함
발열 효율이 높음	도파관 형 applicator에서는 입구 부분에서 가온 분포가 균일하지 못함
지방층 발열이 적음	지방과 근육 경계에서 반사가 일어나 hot spot 발생 위험이 있음
가온 분포가 거의 applicator에 따라 결정됨	applicator 형태가 주파수에 따라 다르기에 여러 applicator가 필요함
표재성 종양을 용이하게 가온할 수 있음	조직 내 가온 형에서는 가온 범위가 작음
가온 장치가 라디오파 가온에 비해 작음

 

초음파 가온(ultrasound heating)

초음파 가온은 체표에 초음파 진동자를 두고 체내에 초음파 에너지를 가해 가온합니다. 주파수가 MHz 정도 이하여도 심부까지 도달할 수 있습니다. 또한 집속 초음파를 쓰면 체내에 발열 최대 지점을 생성할 수 있습니다. 체내에서 초음파의 감쇠 정도는 주파수에 비례합니다.

 

 

전신 온열요법

 

 

전신 온열요법은 화학요법, 면역 요법, 방사선 치료와 병행하여 사용하며, 병행하여 치료할 경우 치료 효과가 증가할 수 있습니다. 전신 온열요법에는 '뜨거운 물 담요나 옷, 뜨거운 공기나 마이크로파에 노출되게 하는 것, 복사열을 쬐게 하거나 외부에서 열 가하기' 같은 방법이 있습니다. 전신 온열요법에서 가하는 온도는 41.8도에서 42도 사이여야만 합니다. 그 이상의 온도에선 환자에게 치명적일 수 있으므로 온도를 수십번에서 수백번 가까이 주기적으로 측정해 줘야 합니다.

 

가장 일반적으로 온도를 측정하는 부위에는 피부, 직장, 식도 등이 있습니다. 여기서 식도를 통해 혈액 온도를 알 수 있으며, 직장을 통해 내장 온도를 알 수 있습니다.