전기수술!  이제 어느 수술방에서나 외과의사라면 누구나 사용하는 필수 수술방법 입니다.  그렇지만, 그 중요도에 비해 너무나 올바른 사용법에 대해서는 덜 알려져 있기에 블로그 포스팅을 통해 한 분이라도 이해도가 높아지기를 기원합니다.

오늘 쓰는 글을 이해하기 위해서는 앞선 포스트의 글을 읽어두시는 것이 좋습니다.  혹, 오늘 처음 글을 보시는 분들을 위해 이전 포스팅 링크를 아래 걸어두겠습니다.

2008/12/22 - [수술공학/의공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (6)
2008/12/15 - [수술공학/의공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (5)
2008/12/12 - [수술공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (4)
2008/12/10 - [수술공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (3)
2008/12/09 - [수술공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (2)
2008/12/06 - [수술공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (1)


이제 오늘로 전기수술과 관련한 연재는 마칠까 합니다.  오늘은 전기수술을 이용해서 최소침습수술, 특히 복강경 수술을 할 때 생길 수 있는 각종 위험요인과 이를 방지하기 위한 방법에 대해서 설명할까 합니다.  사실 전기수술에 있어 가장 중요한 부분이 안전이고, 어떤 특성에 의해 사고가 발생할 수 있는지에 대해서 명확하게 이해하지 못한다면 만의 하나라도 환자의 몸에 위해를 끼칠 수 있기 때문에, 전기수술도구를 사용하는 의사라면 반드시 완벽한 이해가 필요한 부분입니다.

최소침습수술을 할 때 보통 안전문제가 발생하는 이유는 아래의 3가지 이유에서 입니다.

  • 직접 커플링 (Direct Coupling)
  • 절연 실패 (Insulation Failure)
  • 커패시티 커플링 (Capacitive Coupling)

전문 용어라서 어렵죠?  하나씩 풀어가 보도록 하겠습니다.


직접 커플링 (Direct Coupling)



직접 커플링은 의사가 전기수술 도구의 전극을 근처에 있는 다른 금속 기구 옆에서 스위치 온을 하면 발생합니다. 

전류가 근처의 금속 기구로 옮겨간 뒤에, 금속 기구가 가지고 있는 전기 에너지가 환자 몸에 붙어 있는 패드로 전달되어 서킷이 만들어지게 되는데, 이 과정에서 예측하기 어려운 손상이 나타나는 것입니다. 


절연 실패 (Insulation Failure)

전극에 절연이 제대로 안되서 나타나는 손상으로, 특히 높은 전압을 사용하는 coagulation 모드에서 나타날 가능성이 많습니다.  어떤 경우에는 높은 전압이 약한 절연부위를 뚫고 손상을 주는 경우도 있습니다.  그러므로, 지혈을 하려고 할 때에도 가능하다면 cutting 전류로 놓고 전극을 조직에 직접 넓게 접촉시키는 편이 최소침습수술을 할 때에는 훨씬 좋습니다.  그리고 반드시 1회용 전극을 사용하는 경우에는 2번 이상 쓰는 일이 있어서는 안됩니다. 


커패시티 커플링 (Capacity Coupling)

보통 가장 문제가 되는 것이 커패시티 커플링 현상입니다.  커패시티 현상은 비전도 물질이 2개의 전도체를 분리할 때 항상 일어납니다.  비전도 물질이 전기를 쌓았두었다가 방출하는 것이죠.  충전용 배터리 같은 것들이 이러한 커패시티로 만들어지는 것입니다. 

최소침습수술을 하는 동안에, 의도하지 않았던 커패시티 현상이 발생하는 경우가 있습니다.  전기수술 도구의 팁은 전도체 이지만, 보통 절연을 위해 비전도체를 둘러싸게 됩니다.  그런데, 금속으로 만든 트로카(trocar)를 사용하게 되면 트로카가 전도체이기 때문에 절연체를 둘러싸고 전극과 트로카가 위치하므로 절연체가 커패시티로 동작할 수가 있습니다.  절연체의 커패시티가 전류로 충만하게 되면 전류가 트로카 쪽으로 흘러나가게 됩니다.




그렇지만, 금속으로 만든 트로카의 경우 이렇게 커패시티 전류가 발생하더라도 조직에 닿은 면적이 넓기 때문에 전류밀도가 낮아서 문제를 일으키는 경우는 거의 없습니다.  여기서 반드시 염두에 두어야 하는 것이 전압이 높으면 자기장이 더 많이 걸리게 되고, 플라스틱으로 만든 절연체라도 자기장은 뚫고 지나가기 때문에 주변에 있는 금속으로 되어 있는 기구에 전기를 발생시킬 수 있다는 점 입니다.  전기의 주파수가 높으면 높을 수록 강한 커패시티 현상이 발생합니다.  그래서, 커패시티 커플링을 막기 위해서는 지나치게 높은 주파수(MHz 급)를 쓰기 보다는 300~550 kHZ 정도의 ESU 유닛이 좋습니다.

또 한가지 알아두어야 하는 것은, 커패시티 커플링 현상은 금속 트로카 보다 되려 플라스틱 트로카를 쓸 때 더 위험할 수가 있다는 점 입니다 (아래 그림).  보통 플라스틱 슬리브를 가진 트로카의 경우 복벽과 접촉하는 부분에서는 전기를 흐르지 못하게 하므로 복벽을 통해 전기가 흘러나가지는 않습니다.  그렇기 때문에, 복강 내에 들어온 팁에 전류가 쌓이는 현상이 발생하면서 주변에 있는 조직에 닿을 경우에 화상을 입히게 될 수 있습니다.  모든 플라스틱 슬리브가 문제가 되지는 않습니다.  문제는 금속으로 된 기구를 여기에 넣고, 동시에 전극을 넣을 때 문제가 될 가능성이 높은데, 특히 suction이나 irrigation을 할 때 주의를 해야 합니다.  이들 기구들이 전기를 머금고 있는 커패시티로 동작하다가 조직에 닿는 부분에 전기를 방출할 경우 손상을 입힐 수 있기 때문입니다. 





안전한 최소침습 전기수술을 하려면?

이런 내용을 모두 이해를 하였다면, 다음과 같은 최소침습 전기수술의 안전수칙을 꼭 지키도록 합시다.  그러면, 혹시라도 있을 수 있는 전기수술에 의한 손상을 막을 수 있습니다.

  • 사전에 전기수술도구의 절연에 문제가 없는지 확인 (벗겨지는 등)
  • 스위치는 언제나 확실히 필요할 때만 활성화 시킨다.
  • 다른 기구가 근처에 있을 경우에는 절대로 스위치를 활성화하지 않는다.
  • 가능하다면 바이폴라 전극을 사용한다.
  • 트로카는 금속으로 된 것이 더 안전하다.  특히 금속과 플라스틱이 섞여 있는 하이브리드 시스템이 가장 위험하므로 사용하지 않도록 한다. 
  • 커패시티 커플링이나 절연 실패 문제를 감지하여 차단하는 첨단 기술이 적용된 기기를 이용한다. 
  • 가능하면 최대한 낮은 파워를 이용한다.
  • Cut 모드를 활용한다.


이상으로 전기수술에 대한 연재를 마칩니다.  다음에는 기회가 되는데로 물리치료에서 사용되는 전기치료법이나 초음파, 레이저 등에 대한 주제를 다루어 볼까합니다.

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하이컨셉
미래는 하이컨셉, 하이터치의 세계라고 합니다. 너무 메마르고 딱딱한 이야기보다는 글로벌 시대에 어울리는 세계 각국의 이야기, 그리고 의학과 과학을 포함한 미래에 대한 이야기의 세계로 여러분을 초대합니다.

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전기수술!  이제 어느 수술방에서나 외과의사라면 누구나 사용하는 필수 수술방법 입니다.  그렇지만, 그 중요도에 비해 너무나 올바른 사용법에 대해서는 덜 알려져 있기에 블로그 포스팅을 통해 한 분이라도 이해도가 높아지기를 기원합니다.

오늘 쓰는 글을 이해하기 위해서는 앞선 포스트의 글을 읽어두시는 것이 좋습니다.  혹, 오늘 처음 글을 보시는 분들을 위해 이전 포스팅 링크를 아래 걸어두겠습니다.

2008/12/15 - [수술공학/의공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (5)
2008/12/12 - [수술공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (4)
2008/12/10 - [수술공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (3)
2008/12/09 - [수술공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (2)
2008/12/06 - [수술공학] - 전기수술! 제대로 알고 합시다 (1)


오늘은 활성화 전극이 하나인 모노폴라(monopolar)와 두개인 바이폴라(bipolar)의 차이점과 바이폴라 전극의 제대로된 활용법에 대해서 알아보도록 하겠습니다.  이전의 포스팅에서도 간단하게 언급한 바 있는데, 모노폴라는 전극이 하나이기 때문에 전기가 흘러나와서 우리 몸을 지나서 몸의 어딘가에 부착되어 있는 전기패드에 흘러들어가게 됩니다.  전기패드는 보통 넓은 면적에 붙어있기 때문에 전기의 파워밀도가 낮아서 몸에는 큰 문제를 일으키지 않습니다.  반면 바이폴라는 전극이 모두 수술하는 도구의 팁에 있기 때문에 들어오고 나가는 경로가 명확한 특징이 있습니다.




바이폴라 전극을 쓸 때에는 비교적 가까운 위치에 있는 전극으로 흘러가기 때문에 모노폴라에 비해서 전기 에너지가 적게 필요합니다.  또한, 두 전극사이에서 벗어나서 조직을 손상시킬 가능성이 훨씬 적기 때문에 훨씬 안전합니다.

보통 복강경이나 내시경으로 전기수술을 할 때 다양한 문제가 발생할 수 있는데(이 부분은 나중에 따로 포스팅할 예정입니다), 그 중에서도 capacitance 효과가 가장 큰 문제가 되는 부분인데 바이폴라를 쓰는 경우에는 이 문제가 발생하지 않습니다.  문제는 복강경 수술을 할 때 바이폴라를 이용할 수 있는 도구가 전통적으로 매우 적게 개발되었고, 기술적인 어려움이 있었다는 점입니다.  보통 약간 넓적한 집게처럼 생긴 그래스퍼(grasper)가 지혈이나 나팔관 시술을 위해 사용되는 정도입니다만, 조직을 절개해 나가기가 어렵기 때문에 이용에 제한이 있습니다.  그렇지만, 최근 바이폴라 전극을 이용한 도구들이 많이 소개되고 있어 전기수술이 보다 안전해지고 있습니다. 

바이폴라 전극을 이용하는 요령은, 집게처럼 생긴 두 개의 전극 사이에 조직을 놓치지 않을만큼 가볍게 잡고 전류를 흘러보내는 것입니다. 너무 꽉 잡게 되면 양 전극이 서로 직접 닿게 되는데, 이 경우 합선이 되기 때문에 전류의 흐름이 차단됩니다.

바이폴라 전극의 또다른 특징으로는, “버섯효과(mushrooming)”이라고 불리는 지혈효과가 두 전극 사이 뿐만 아니라 주변의 공간에서도 일어난다는 점입니다.  이 효과는 전기가 흐르는 필드 주변에 자연적으로 생기는 자기필드(magnetic field)에 의해 유도됩니다.  그렇기 때문에, 요관(ureter)과 같이 다소 민감한 구조는 직접적인 컨택이 없더라도 바이폴라 전극의 주변에 있을 경우 손상을 입을 수 있습니다.  자기 필드의 크기에 따라 이러한 부작용의 공간적 범위가 결정됩니다만, 보통 수 mm 수준으로 나타난다는 것을 이해하면 됩니다.  지나치게 민감한 구조물만 아니라면 되려 가벼운 지혈효과 정도로 나타나기 때문에 수술에 도움이 될 수도 있습니다.

이러한 버섯효과에도 불구하고, 바이폴라 전극을 사용할 수 있는 기기는 모노폴라에 비해 훨씬 안전합니다만  그만큼 가격도 비쌉니다.


 

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전기수술!  이제 어느 수술방에서나 외과의사라면 누구나 사용하는 필수 수술방법 입니다.  그렇지만, 그 중요도에 비해 너무나 올바른 사용법에 대해서는 덜 알려져 있기에 블로그 포스팅을 통해 한 분이라도 이해도가 높아지기를 기원합니다.

오늘 쓰는 글을 이해하기 위해서는 앞선 포스트의 글을 읽어두시는 것이 좋습니다.  혹, 오늘 처음 글을 보시는 분들을 위해 이전 포스팅 링크를 아래 걸어두겠습니다.

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오늘은 전기의 파형이 미치는 영향에 대해서 집중적으로 알아보겠습니다.  수술을 할 때 파워와 함께 직접 변경이 가능한 파라미터이기 때문에 정확하게 개념을 이해하는 것이 중요합니다.

전기의 파형이 바뀌면 조직에 미치는 영향이 달라집니다.  앞선 포스팅에서 가장 대표적으로 "cut"과 "coagulation"의 차이를 전자는 전압은 상대적으로 낮고, 전류가 많이 전달되며, 후자는 전압이 높고 전류가 적게 전달된다고 간략히 설명한 바 있습니다만, 그 때는 전압, 전류 등과 같은 기초 전기이론을 설명하기 위한 것이기에 아주 단순화한 것입니다.  파형의 차원에서 설명하면 "cut"은 연속적인 파형으로, 전류가 지속적으로 조직에 전달되기 때문에 조직의 온도가 빨리 올라가면서 세포 내부의 수분이 증발하기 때문에 조직이 잘려나가게 됩니다.  그에 비해 "coagulation"은 중간중간 전류 전달이 끊기는 간헐적 파형을 가지고 있습니다.  끊기는 시간에 열이 식는 효과도 있기 때문에, 조직의 열이 급격하게 증가하지 않기 때문에 지혈에 유리합니다.  "cut"과 "coagulation"의 중간 형태로 끊기는 시간이 상대적으로 짧은 "Blend"라는 파형도 이용되는데, 효과는 중간 정도로 이해할 수 있습니다.


그림출처: http://www.valleylab.com/education/poes/poes_07.html

전기수술을 할 때 절개효과를 가장 잘 활용하기 위한 방법은 전류가 목표로 삼은 곳에 집중적으로 들어가도록 하는 것인데, 조직에서 전극이 아주 가까이, 그러나 직접 닿지는 않도록 해서 절개를 하는 것입니다.  이렇게 하면 아주 짧은 스파크가 일어나면서 즉각적인 절개효과가 나타나게 됩니다. 

참고로, "coagulation" 모드의 높은 전압을 이용해서 비교적 넓은 지역에 지혈효과를 주는 술기를 활용할 수 있는데, 이를 "fulguration" 이라고 합니다.  듀티사이클(duty cycle, 전체 사이클 중에서 전류가 흐르는 기간의 비율)을 6~10% 정도만 쓰는 "coagulation" 모드에서는 열이 덜 발생하고, 비교적 조직에서 떨어진 위치에서 스위치를 올려도 스파크가 일어나면서 넓은 지역에 지혈효과를 줄 수 있습니다.


이러한 파워모드는 절대적인 것은 아닙니다.  많은 외과의사들이 "coagulation" 전류를 이용해서 절개를 하고, 반대로 "cut" 전류로 지혈도 합니다.  이해를 정확하게 하고, 적당한 파워와 전극의 모양과 형태를 선택할 수 있다면 다양한 응용이 가능합니다.  특히, "cut" 전류를 이용하되 적절한 전극과 조직에 닿는 면적을 이용하는 술기를 사용하면 훨씬 낮은 전압을 이용한 수술이 가능하기 때문에 보다 안전합니다.  특히, 최소침습수술에 전기수술기법을 활용할 때에는 반드시 고려해야 되는 내용입니다.  이들이 조직에 미치는 방식을 정리한 것이 좌측의 사진으로 "cut" 모드에서 깨끗하게 조직이 잘리고, "coagulation" 모드에서 주변 조직이 더 영향을 받는 것을 볼 수 있습니다.


“cut” 모드에서 세포 내의 수분이 증발하면서 발생하는 수증기는 세포 내의 이온들의 이동을 촉진하고, 이로 인한 세포의 증발이 더욱 잘 일어나기 때문에, 잘려진 경계가 매우 깨끗하고 주변 조직에 열손상을 거의 주지 않습니다.   파워를 설정할 때는 깨끗한 절개를 보여줄 수 있는 수준이면 충분합니다.  레이저의 경우에는 파워를 올리면 정밀도가 높아지는 경향이 있는데, 전기수술에서는 불필요하게 높은 파워는 되려 주변 조직에 손상을 줄 가능성만 높아집니다. 일반적으로는 20~30W 정도면 충분하고, 약간 큰 전극을 이용하는 경우에는 45~75W 정도까지 이용할 수 있습니다.  루프 전극의 경우에는 전극의 크기와 굵기에 따라 차이가 크기 때문에 신중한 파워설정이 필요합니다.  어떤 경우에는 조직이 잘려 나가지 않으면서 전극의 팁이 걸릴 수가 있는데, 이 경우에는 전극을 빼낸 뒤에 다시 절개를 해야 합니다. 

전기수술을 통해 절개를 할 때 술기적으로 중요한 것은, 자르려고 하는 조직을 살짝 당겨서 다소 팽팽하게 하는 것입니다.  팽팽하게 된 조직은 전극의 팁과 닿는 조직의 면적이 작기 때문에 파워밀도를 높게 유지시킬 수 있기 때문에 절개가 잘 됩니다. 

“Coagulation” 모드를 이용할 때 명심해야 되는 것은, 전압이 높을수록 스파크가 멀리 튈 수 있다는 것입니다. 앞에서도 설명한 바와 같이 이 모드에서는 6~10% 정도의 시간만 전류가 흐르기 때문에 조직에 온도가 급격히 오르지 않고 서서히 오릅니다.  그렇기 때문에 조직에서 조금씩 수분이 마르면서 지혈이 되는데, 이 과정을 통해 조직의 저항이 조금씩 증가하다가 결국에는 전기가 흐르지 않게 됩니다.  또한, 전극의 표면에 타버린 조직이 붙는 것도 전류의 흐름을 막습니다.

“Coagulation” 모드는 fulguration 효과를 이용해서 비교적 넓은 조직에서 올라오는 적은 출혈(oozing)을 지혈할 때 가장 효과적입니다. 전기수술을 이용한 자궁경부 절제술을 할 때 동그랗게 생긴 전극을 이용해서 전체적인 지혈을 하는 것이 가장 적절한 예입니다.  반대로 잘못 사용하는 예는 클램프에 직접 전극을 대고 지혈을 한다거나, 나팔관이나 자궁의 여러 인대들에 심부단백질을 손상시키는 것 등입니다.  이렇게 직접 전극을 접촉시켜서 조직을 건조시키는 기술은 “cut” 모드를 이용하는 것이 올바른 사용법입니다.

전극을 조직에 직접 닿게 해서 주변 조직의 수분을 증발시켜 건조시키는 방법을 "desiccation" 이라고 합니다.  보통은 "cut" 모드를 이용하는데, 전극이 동그란 볼 형태의 것을 이용하여 비교적 넓은 지역에 닿게 하고 이용하는 경우가 많습니다.  건조(desiccation)는 다른 전기수술 방식과는 달리 조직에 스파크가 전혀 일어나지 않습니다.  깨끗한 전극을 조직에 접촉하고 해당 조직에서 가까운 순서로 서서히 수분을 증발하게 합니다.  아래 그림과 같이 흔히 혈관이나 조직을 램프한 기구에다가 “cut” 전류를 흘려보내서 이용하는 것이 가장 효과적입니다.




“Fulguration”이 비교적 유용함에도 불구하고 원치 않는 조직의 깊은 손상을 일으킬 수 있기 때문에 이용하기가 쉽지 않습니다.  이러한 단점을 보완하기 위해 고안된 기술이 아르곤 플라즈마 전기지혈(argon plasma coagulation) 입니다.  전기저항이 약한 아르곤 가스가 스위치 온이 될 때 원하는 방향으로 나가기 때문에 fulguration을 일으키는 스파크가 가스가 지나가는 진로에서만 일어나게 됩니다.  이런 기기를 복강경에 적용할 때에는 지나치게 공기가 주입이 되어 복강내 기압이 지나치게 오르지 않도록 주의해야 합니다.


아르곤 플라즈마 전기지혈 장면 (출처:Wikipedia)


 

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전기수술 도구의 효과를 알기 위해서는 전기가 조직에 어떤 작용을 일으키는지를 이해하는 것이 필수적이겠지요?   오늘은 여기에 대한 이야기 입니다.

전기가 조직에 주는 효과는 여러 파라미터에 따라 약간씩 달라집니다만, 가장 중요한 요소는 전류의 주파수입니다.  보통 흔히 접할 수 있는 50~60Hz의 교류의 경우 근육에 강한 쇼크를 주게 되며, 신경계를 타고 전도가 되기 때문에 통증 유발, 심하면 심장마비를 일으킬 수 있습니다.  이러한 효과를 패러데이(Faradic) 효과라고 하는데, 보통 50~300kHZ 사이의 주파수를 가진 전류에서 나타납니다.  이보다 높은 주파수를 가진 경우에는 패러데이 효과는 나타나지 않습니다. 

전기는 생체조직을 전기분해할 수도 있습니다.  조직 내에 있는 이온들이 극성을 띠게 되어 화학적인 효과를 가져오면서 죽는 것인데, 이런 효과는 직류 전기를 사용할 때 나타나기 때문에 교류를 이용하는 보통의 전기수술에서는 이 효과를 보기 어렵습니다. 

전기수술을 하는 실질적인 작용은 조직의 열을 높이는 데에 있습니다.  전기수술 도구를 통해 전기가 조직으로 흘러서, 특히 작은 점이나 선으로 전기가 집중되면 조직에 있는 물 분자들의 움직임을 증가시켜서 열이 나게 됩니다.  “Cutting” 효과는 날카로운 전극 주변으로 강력한 열이 발생하면서 나타나는 것입니다. 

조직의 온도가 60도 이상으로 올라가면, 단백질이 파괴되기 때문에 조직이 하얗게 건조되면서 수축됩니다 (desiccation).  물론 100도가 넘으면 끓고 타게 됩니다.  정상적인 혈액이 흐르는 조직이라면 보통 45도 정도까지는 별다른 문제가 없습니다만 이 온도를 넘으면 손상을 입습니다.  조직에 온도가 미치는 영향에는 시간도 중요합니다.  온도가 매우 짧은 시간에 급격히 오르면 조직괴사가 일어나지 않을 수 있습니다만, 아주 높지는 않아도 시간이 길어지면 조직이 괴사될 수 있습니다. 

보통 조직의 지혈작용은 60~65도 전후에서 일어나게 되며, 절개 효과는 100도가 넘어야 나타납니다.  100도가 넘으면 당연히 조직 내의 수분이 증발하면서 마치 연기가 피어오르는 듯한 효과가 있을 수 있는데, 이러한 연기에는 단백질이 타면서 나오는 좋지 않은 냄새와 점막을 자극하는 성분이 같이 있을 수 있기에 연기를 제거하는 기능이 전기수술 기기에 포함되어 있는 경우도 있습니다.  생각보다 연기를 제거하는 기능이 외과의사에게 중요한 것이, 극단적인 예를 들면 환자의 조직에 있는 바이러스가(바이러스는 열에 의해 파괴되지 않음) 연기 속에 포함되어 수술하는 의사의 호흡기로 침투할 수도 있기 때문입니다.

마지막으로 전기수술이 조직에 미치는 영향이 달라지는 파라미터들로는 파워와 파형(waveform)이 가장 중요하고 (파형에 대해서는 다음에 소개하겠습니다.  cut, coagulation, blend 등의 모드가 그것입니다), 그 밖에도 다음의 것들이 고려되어야 합니다.


전극의 크기: 전극의 크기가 작을 수록 전류밀도가 높기 때문에, 파워가 적게 설정되어도 작은 전극이 사용된다면 동일한 효과를 얻을 수 있습니다.

시간:
어떤 설정에서든 오래 사용을 하면 열이 더 발생하며, 동시에 주변 조직으로 열이 전파되어 손상을 일으킬 가능성이 많습니다.

조직의 종류: 조직마다 저항이 틀리므로 이 역시 고려되어야 합니다.

까맣게 탄 조직:
탄소화가 일어나 까맣게 조직이 타버린 경우에는, 해당 지역의 저항이 급격히 올라가게 되어 전류의 흐름을 막게 됩니다.  그러므로, 언제나 전극을 깨끗하게 닦고, 조직에도 그런 조직을 만들지 않아야 합니다.


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오늘의 주제는 전류밀도(current density)전기수술팁 및 전극에 대한 이야기 입니다.

일반적인 전기수술 기구의 팁은 어떻게 생겼나요?  용도에 따라 다른 팁을 사용할 수는 있지만, 가장 많이 사용하는 녀석은 한쪽 면은 넓적하고 다른 면은 얇게 생긴 형태의 팁입니다.  이런 모양의 팁을 디자인한 이유는 전류밀도에 대한 개념을 이해하시면 알 수 있습니다.

전류밀도라는 것은 파워밀도와 동일하게 사용되고 있는 용어인데, “특정 접촉면적에 전달되는 에너지의 양”을 의미합니다.  이는 전기수술에 있어 가장 중요한 파라미터의 하나입니다.  예를 들어, 아주 가는 철사줄 같은 전극을 이용하면 아주 쉽게 조직을 절개할 수 있습니다만, 수술 중 발생하는 미세 출혈에 대한 지혈을 하기가 쉽지 않습니다.  그렇다고, 중간에 수술 모드를 바꾸는 것도 상당히 귀찮은 일이죠?  이런 부분을 방지하기 위해서 약간 넓적하지만, 끝이 얇은 형태의 팁이 많이 이용됩니다.  이런 팁을 이용하면 조직절개는 얇은 쪽으로 하고, 지혈을 할 때에는 넓은 면을 이용하면 되기 때문입니다.  물론 모드는 보통 “cut”에다 놓고 하는 것이 좋습니다.  수술모드가 다르지만 수술 팁이 닿는 면적의 차이를 이용하여 다른 용도로 사용하는 것입니다. 

이쯤 되었으면 하나 퀴즈를 내 보겠습니다.  전기수술을 할 때(모노폴라) 수술을 하는 팁은 항상 절개도 되고 지혈도 잘하는데, 정작 같은 전류가 흘러들어갈 수 밖에 없는 몸에 부착한 패드(이를 다른 말로 분산 전극, dispersive electrode라고 합니다)에는 이런 작용이 일어나지 않는 것일까요?  정답은, (반전해서 보세요)

두 전극에서 나오고 들어가는 전류의 양은 동일합니다.  그렇지만 두 전극이 몸에 닿는 면적의 차이가 엄청납니다.  이로 인해 패드 쪽은 전류밀도가 낮고, 수술 팁 부분은 전류밀도가 매우 높습니다.

이런 이유 때문에, 그라운드 패드를 붙이고 관리하는 것이 매우 중요한 것입니다.  가능한 넓은 면적에 특정 지역에 전류밀도가 높아지지 않도록 항상 주의를 기울이는 것이 중요합니다.  일부 뼈가 튀어나온 자리 같은 곳에 패드가 붙어있을 경우 그 부위에 전류밀도가 높아지면서 화상을 입을 수가 있습니다.  전기수술을 하면서 가장 흔히 생길 수 있는 부작용입니다.  최근 나오는 기계 중에는 그라운드 패드에 이런 문제가 생길 경우 이를 감지하는 기술이 들어가 있는 것들이 있습니다.  REM(Return Electrode Monitors)이나 NESSY(Neutral Electrode Safety System) 등이 그런 것들인데, 이런 기능이 들어가 있는 전기수술 기구들이 당연히 더 안전하고 좋습니다.

가는 와이어 루프 형태의 전극이 위장내시경 수술을 할 때나 자궁경을 할 때 많이 이용됩니다.  이렇게 와이어가 가늘면 조직에 닿는 면적이 작아지고, 아주 깨끗하게 절단이 됩니다.  가는 와이어를 쓴다면 그다지 큰 파워를 주지 않아도 잘 동작합니다.  어떤 경우에는 가는 와이어에 일반 전기수술을 할 때와 비슷하게 높은 파워를 줄 경우에 화상을 입히는 경우도 있으니 주의해야 합니다.


Aaron 사의 disposable loop

루프를 어떻게 위치시키는 지도 중요합니다.  루프가 전극을 활성화시키기 전에 약간 조직 내에 묻히게 되면, 처음에 조직이 닿는 면적이 많아지게 되어 파워밀도가 낮아지는 현상이 나타납니다.  그렇게 되면 조직이 빨리 잘라지지 않고 주변의 정상 조직으로 열이 파급되어 화상을 입히게 될 수도 있습니다.  그러므로, 올바른 테크닉은 조직에 루프가 닿기 직전에 전극의 스위치 온을 하는 것입니다.  그리고, 재빠르게 절제를 합니다.

복강경 수술을 할 때에는 파워밀도에 따라 다양한 형태의 전극을 선택할 수 있습니다.  후크처럼 생긴 전극이 가장 쓸모가 많은데, 지혈도 어느 정도 하면서 쉽게 절개와 조직의 박리가 가능합니다.  간혹 바늘처럼 생긴 전극을 사용하는 경우도 있는데, 이런 전극은 깨끗하게 절개를 하는데 유용하지만, 지혈을 하지는 못합니다.  볼처럼 생긴 전극은 비교적 넓은 지역을 지혈을 할 때, 특히 조직에서 혈액이 oozing 할 때 사용하기 좋습니다.  주걱처럼 생긴 전극도 많이 이용되는데 이러한 파워밀도의 원리를 이용해서 적당한 각도를 이용하면 다양한 형태의 조작이 가능합니다.  

그렇기 때문에 사실 전기수술을 할 때에 적당한 수술 팁을 이용한다면 굳이 전기수술 모드를 고전압인 "coagulation"으로 놓지 않고, "cut" 만으로 지혈과 절개를 자유자재로 할 수 있습니다.   

모노폴라 전극을 이용해서 복강경 수술을 할 때 정상적인 내장기관에 화상을 방지하는데 생리식염수를 이용할 수 있습니다.  생리식염수는 전기가 잘 흐르지만 전체적으로 흘러나가서 밀도를 낮추면 되기 때문에, 어떤 경우에는 반드시 보호해야 하는 내장기관을 식염수에 담겨있도록 할 수 있습니다.   식염수를 주입하고 환자의 포지션을 적당하게 바꾸어서 보호할 내장기관을 식염수에 담그게 만든 뒤에 수술을 하는 것입니다.  참고로 전기가 잘 흐르지 않는 증류수나 글라이신 같은 액체는 이런 보호효과가 전혀 없습니다.  비슷한 방식을 자궁경 수술을 할 때에도 적용할 수 있습니다.  수술을 하지 않는 근처의 내장들을 생리식염수에 담그고 수술을 하는 것입니다.


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하이컨셉
미래는 하이컨셉, 하이터치의 세계라고 합니다. 너무 메마르고 딱딱한 이야기보다는 글로벌 시대에 어울리는 세계 각국의 이야기, 그리고 의학과 과학을 포함한 미래에 대한 이야기의 세계로 여러분을 초대합니다.

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