대한소화기내시경학회지 2007;35(Suppl. 1):49-53 Electrosurgical Unit and Ideal Current for ESD 동아대학교의과대학내과학교실 장진석 서론내시경점막하박리법 (endoscopic submucosal dissection: ESD) 을효과적으로시행하기위해서는시술자의테크닉, 환자의협조, 시술보조자의도움, 내시경및부속기구, 그리고전기소작기기 (electrosurgical unit, ESU) 의적절한사용이필수요소라할수있다. 전기소작기기는내시경부속기구에전기에너지를공급하여절개혹은지혈을할수있는필수장비이다. 실제 ESD를하는많은선생님들이치료도중출혈을흔히경험하는데, 이런합병증에대해신속하고올바르게대처하기위해전기소작기기의원리및사용법에대해확실히숙지할필요가있겠다. ESD는다음과같은단계로나눌수있는데 1. Marking ( 병변주위정상점막표시 ) 2. Injection & Lifting ( 점막하약물주입및조직거상 ) 3. Incision ( 병변주위정상점막의절개 ) 4. Dissection ( 절개된병변부위점막하박리 ) 두번째단계를제외한다른모든단계에서전기소작기기가필요하다. 1920년대 Bovie가절개와응고를위해개발하였던전기수술발전기 (electrosurgical generator) 이후발전을거듭하여현재는 ESD에흔히사용되고있는 ERBE사 (ERBE, Tubingen, Germany) 의아날로그버전인 ICC 200 model과디지털버전인 VIO model을중심으로모드의원리와사용방법에대해살펴보겠다. 본론 1. 기술적이해전기소작기기의사용원리를이해하기위해서는전류, 전압, 주파수, 와트등의개념을알아야한다. 전기소작기기에서만들어내는힘은와트 (watt) 로표시되는출력이며기계에따라 50 400와트까지사용할수있 다. 이런출력을방해하는것이저항인데보통단위로 Ohm을사용한다. 전류는연속적인전하의이동으로단위시간당이동전자수로단위는암페어 (ampere) 를사용하고저항을통해전류를흐르게하는힘이전압인데저항이크면전류를흐르게하기위해더욱큰전압이필요하다. 생체내존재하는다양한장기들은저항의차이를보이는데지방이나뼈는저항이높고수분은저항이낮다. 혈액은 30 50 Ohm, 지방은 800 1,000 Ohm, 장벽은 150 2,50 Ohm이다. 또헤르츠 (hertz) 로표시되는주파수 (frequency) 는교류전류가파상으로방향을바꾸는주기적파장현상이 1초동안에반복되는횟수를말하는데, 신경과근육은일반적으로 2 KHz (2,000 cycle/sec) 이하의교류에서전기적자극이발생하지않는다. 전기소작기기는보통 300 KHz 3 MHz주파수의고주파전류를사용한다. 2. 전류파형태전기소작기기를이용하면조직을절개혹은응고를할수있는데, 출력이높으면열이급격히발생, 세포내외액체를증발시켜절개가가능해지고 200볼트이하의전압에서는세포의건조혹은탈수를유발하여응고작용이일어난다. 다음과같은 3가지형태의파형을공급하여절개혹은응고효과를발생할수있다. 1) 순수절개파형 (Pure cutting current): 보통절개를할때절개와함께응고가같이발생하는경우를흔히경험하는데 200볼트이상의고압의전류를연속해서보내어온도를올려서절개를하고, 절개면인접위치에열이분산되어응고가발생한다. 이런응고를적게하기위해높은전압을짧은순간에가한다. 하지만너무높은전압을가하면주변점막도열손상을입어그을림현상이발생한다. 순수절개파형으로절개시두단계변화를볼수있는데고압의전류가흐르면서전극과조직사이에열이발생하는첫단계와실제절개가이루어지는두번째단계이다. Erbotom ICC 200 전기소작기기는초기단 49
50 대한소화기내시경학회지 2007;35(Suppl. 1):49-53 계에서발생하는응고를줄이면서빠른절개가이루어지면서두번째단계에서절개가응고가자동적으로반복되면서절개속도를자동으로조절한다. 2) 응고파형 (Coagulation current): 응고는 2가지방법이있는데첫째고압의전류를간헐적으로통전하는방법과대부분의전기소작기기에서사용하는방법으로낮은전압 (200볼트이하 ) 의전류를계속해서주는방법이다. 3) 혼합파형 (Blended current): 고압의전류를비연속적으로간헐적인흐르게하여절개시주변조직은응고효과를주고그을림현상을최소화하기위해사용하는전류파가혼합형이다. 보통전체시간의 50 80% 에서전류를보낸다. 저자는병변을표시할때전류는혼합파 (ICC 200 mode, 40W 절개파, 40W 응고파, Effect 2) 를이용하여병변을표시한다. 위에서본 3가지형태의파형은전체시간중전류가흐르는시간을나타내는 duty cycle을조절함으로써가능한데 cycle이 6% 이하에서순수응고전류가흐르고, 12 80% 에서혼합파형이흐른다. 3. ICC 200, VIO 300D model 1) ICC 200 model (Fig. 1) Endocut mode 개념이나온모델인데초기에고압의전류가흐르게하여응고영역은최소로하고빠른절개를시작하여절개, 응고가자동반복이됨으로써절개와지혈효과를동시에가능하도록개발되었다. Pure cut 기능의 autocut와 coagulation 의 3가지 mode (soft, forced, bipolar) 로구성되었다. Cut mode는 effect 조절이가능한데 1 4단계로되어있고, 와트의조절도가능하다. Endo-Cut mode에 Figure 1. Endo-Cut mode의파형. 서는출력을 Maximum watts로설정, 모든것이 maximum watts 이하에서안전한자동조절, 순간적인 pure cut으로설정되어있고다음과같은특징이있다. 안전하고깨끗한 cutting, 또한 cut과 cut 사이지속적인 soft coagulation 자동출력으로 bleeding 없이신속한시술이가능하다. 실제순간적으로들어가는 spark, 순수한 cutting은 0.05초, 바로자동으로들어가는 soft coagulation (effect에따라강도조절 ) 0.75초, 그러므로 endo-cut 의 1주기는 0.8초임. 2) VIO 300D model: 기존의 ICC 200 model의기능을모두가지면서새로운 endocut mode로 Q, I mode와 coagulation mode로 dry cut mode, high cut, swift, spray mode를가진다. 한부위에 2개의 cut mode와 coagulation mode를저장하여사용할수있는데 food switch 를이용하여편하게바꿀수있다. 또하나의장점은디지털버전이므로수시로 update가능하며 cut 또는 coagulation mode를 TFT화면을통해확인가능하다 (Fig. 2). (1) 절개파 1 Endocut I & Q mode: Endo-Cut IQ mode에서 I 는 Needle knife의모양을, Q는 Snare catheter를형상화하여적당한출력을제공한다. 이기능은기존의 Endo- Cut 기능을 catheter의종류및 special indications에따라더욱세분화한기능이다. Endo-Cut IQ mode에서는출력은와트로조절하는것이아니라, 모든것이 soft-ware 적으로자동조절되므로와트를설정할필요가없다. 특히 Coagulation은 Effect로조절, Cutting은 duration interval로조절가능하다. 그러므로 EMR, Polypectomy, ESD때도 Endo-Cut기능을이용하면 Cutting을하면서, Coagulation이자동첨가됨으로매우안전하고편리하게사용할수있다. 다음과같은특징을가진다. ENDO CUT polypectomy (Q) and ENDO CUT sphincterotomy (I) 로세분화됨. 더욱빠른 incision이가능하므로출력을제한할필요없다 ( 빠른시작 ). Cutting phase ( 절개의일시정지 ) 와 arc signal (coagulation) 의정도를술자가원하는대로조절할수있다. 아날로그 Endo-Cut의단점이었던, 느린변환속도와절개강도를사용자의생각에따라조절할수있다. - Cut duration ( 강도 )/interval ( 속도 ) ICC 200 모델의 endocut보다 VIO 300D의 endocut Q mode가강력한절개능을가지기때문에대장용종절제
장진석 :Electrosurgical Unit and Ideal Current for ESD 51 Figure 2. Endo-Cut IQ in VIO system. 술을할때는위병변의 ESD시사용하는것보다는 effect, duration, interval을훨씬낮추어사용하는것이좋다. 2 Dry cut & Swift coagulation mode: 혼합절개파 (Endocut) 와같은지속파로 ERBE VIO 300D에만사용가능한모드로서부드러운지속적인절개와지혈조절이가능하다. 혼합절개파와의차이는첫째, 전류와전압의배분둘째, 최대출력을미리설정하고절개스피드, 전극의형상, 조직과전극의접촉상태, 상황에따라출력을자동조절가능, 셋째, 높은출력을필요로할때순간적으로출력을올릴수있는 PPS (Power Peak System) 을사용할수있다. Dry cut와 Swift coagulation mode는유사하나전류, 전압비율이약간다른데, 기본주파수는 350 KHz에서반복되는주파수는둘다 20 KHz (1초간 20,000회정현파전류군의발생 ) 이나, duty cycle은 Dry cut 30%, Swift coagulation mode가 20% 로조절된다. 전압은 Swift coagulation mode가높다. 같은지속적인파에서 Dry cut이전류가많고절개능력이우수하고, Swift coagulation mode는전압이높고, 지혈기능이우수하다. 사용할때조직이혈관이풍부한지, 접촉상태가어떤지에따라조절이필요하다. 가. 지혈효과 (Effect) 기존의 effect는절개시전압을변화시켜절개시응고효과를바꿀수있었는데, effect를높임과동시에스파크가크게되어절개시응고층이넓어진다. 이렇게되면응고효과를변화시키면절개능력도비례해서변하기때문에절개능력만바꾸는것이불가능하다. 새로운 endocut은절개효과는그대로가지면서응고효과의변경이가능한데, 설정은 1 4단계이고 4단계로갈수록 coagulation effect가커지고절개휴지시간의전압을
52 대한소화기내시경학회지 2007;35(Suppl. 1):49-53 임의로설정하여절개시응고효과를변화시킨다. 나. 절개폭 (Cut duration) 1회에진행하는절개파의절개폭을변화시킬수있다. 절개주기 (cutting phase) 의작동시간 (duration) 은 4 단계로설정할수있으며, 단계가높아질수록절개출력 (cutting output) 작동시간이길어진다 (Fig. 3). 다. 절개속도 (Cut interval) 1 cycle ( 절개시간 + 절개휴지시간 ) 을변화시켜자르는속도를조절할수있다. 설정은 10단계 ( 단위 : ms) 로조절되며 1=400, 2=560, 3=720, 4=880, 5=1040, 6=1200, 7=1360, 8=1520, 9=1680, 10=1840으로 10보다는 1단계가빠르고자주절개파가들어가서절개한다. Cutting interval이낮을수록더빠르고성공적인, Endo-cut 특유의절개가가능 ( 기존의 ICC200/350의 Endo-cut은 Endo-cut IQ의 cut interval 4과같다 ) 하다 (Fig. 4). (2) 응고파 : 응고출력 : coagulation mode Coagulation phase는 cutting phase 사이에부드러운지혈 (soft coag) 로제공되며, cogulation의강도는 4단계의 Figure 3. Cut duration setting. Figure 4. Cut interval setting. Figure 5. Endo-Cut IQ: coagulation phase.
장진석 :Electrosurgical Unit and Ideal Current for ESD 53 Effect로설정된다 (E1: 25%, E2: 50%, E3: 75%, E4: 100%) (Fig. 5). 1 Forced coagulation: 조직과전극을접촉시키는기본적인모드로조직과전극을접촉시켜방전에의해빠르게조직을태우는데적당하다. 딱지가떨어지면서출혈의문제가있을수있다. 점막하층박리에지혈력을중요시하여 forece coagulation을사용하는경우가증가하고있다. 가는전극의사용, 전극의접촉면적을적게하여전류밀도를높게하고 tension을더욱가하여충분한절개를할수있다. 2 Spray coagulation: Forced coagulation 보다전압을높게하여공중방전을가능하게한비접촉모드로최대 3 mm 정도떨어져응고효과를발휘할수있고, APC (Argon Plasma Coagulation) 는이모드에서아르곤가스를첨가하여방전력을높일수있다. Forced coagulation 에비해조직의손상이적고 Forward 및 side 지혈모두가가능하고, non-contact 방식이므로시야가좋지않은부위의지혈에도용이하다는장점이있다. 상대적인단점으로는지혈과정에서연기가많이발생하여지속적인시야확보를위해서는자주연기를흡입하여야하며, 박동성대량출혈에서는지혈이불가능하다는점이있다. 병변의 marking 시사용하거나스며나오는출혈이있을때사용한다. 3 Soft coagulation: 전압을 200볼트이하로낮춰스파크를일으키지않으면서탈수, 건조의시점에서응고를마치게되어접촉시출혈이발생하는문제를해결할수있다. 박리중노출된혈관이보이거나분출성동맥출혈이보일때파지겸자 (hemostatic forceps) 를이용하여 soft coagulation을이용하여효율적으로지혈을할수있다. 저자는점막하박리시주로 IT knife을사용하고있는데박리시에는 ICC 200, Endocut mode 2 (80 W), forced mode 40 W, soft mode 40 W, Argon mode 40 W 를사용하면서혈관이노출되어있거나출혈이실제관찰되는경우는 forced 40 W를주어혈관을소실시킨다. ESD 중발생하는출혈은합병증이라기보다언제라도동반될수있는문제로생각을할정도로흔한과정이다. 외과의사가수술을하면서출혈시지혈을하면서수술을하는것과거의같다고생각해야할정도이다. 시술중출혈이발생하는경우지혈의방법은헤모클립을사용시시야장애가흔히발생되므로지혈겸자를사용하여 soft coagulation 40 W로통전하여지혈할수있다. 결 전기소작기기는 ESD를할때병변의정확한표시에서부터절개를시행하는데반드시필요로하는장치로기기의작동원리를바르게이해하여적절한 cutting과 coagulation mode를이용하여출혈을최소화하면서깨끗하고확실하게병변을제거하는것이필요하리라생각한다. 론 참고문헌 1. LaCourse JR, Miller WT, Vogt M, et al. Effects of high frequency current on nerve and muscle tissue. IEEE TransBiomed Eng 1985;32:82-85. 2. Ginsberg GG, Barkun AN, Bosco JJ, et al. The argon plasma coagulator. Gastrointestinal Endosc 2002;55:807-810. 3. Tucker RD, Platx CE, Sievert CE, et al. In vivo evaluation of monopolar versus bipolar electrosurgical polypectomy snares. Am J Gastroenterol 1990;85:1386-1390. 4. 류지곤. Electrosurgical Unit 이용. 제 30 회대한소화기내시경학회내시경세미나 2004. 5. Van Gossum A, Cozzoli A, Adler M, et al. Colonoscopic snare polypectomy; analysis of 1485 resections comparing two types of current. Gastrointest Endosc 1992;38:472-475. 6. Siegel JH, Veerappan A, Tucker R. Bipolar versus monopolar sphincterotomy; a prospective trial. Am J Gastroenterol 1994; 89:1827-1830. 7. Norton I, Bosco J, Meier P, et al. A randomized trial of endoscopic sphincterotomy using pure cut versus Endocut electrical waveforms. Gastrointest Endosc 2002;55:175A. 8. Oyama T. Aggressive endoscopic mucosal resection in the upper GI tract-hook knife EMR method. Min Invas Ther Allied Technol 2002;11:291-295. 9. Kojima T. Outcome of endoscopic mucosal resection for early gastric cancer; review of the Japanese literature. Gastrointest Endosc 1998;48:550-554. 10. Kaneko T. Nonsurgical treatment of duodenal perforation by endoscopic repair using a clipping device. Gastrointest Endosc 1999;50:410-413. 11. 조주영. 위암의새로운내시경점막절제술. 2006. 12. Jang JS, Lee EJ, Lee SW, et al. Endoscopic submucosal dissection for early gastric cancer and gastric adenoma. Korean J Gastroenterol 2007;49:356-363. 13. 정인섭. 내시경절개점막하박리법의요령과함정. 제 33 회대한소화기내시경학회내시경세미나 2005. 14. 이준행. EMR 교육. 제 33 회대한소화기내시경학회내시경세미나 2005 15. Fujisaki J. Endoscopic mucosal resection for early gastric cancer: aiming at safety, speed and reliability. Digest Endosc 2003;15:S8-S11.