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서 론
레이저 후두미세수술은 수술현미경을 통해 CO2 레이저를
조사할 수 있는 미세조정기(micromanipulator)와 미세수술
도구의 발달로 다양한 후두 질환 치료에 사용 되고 있다.
CO2 레이저는 초첨 크기를 다양하게 변화시키며 수술 할 수
있고 지혈 작용을 가지고 있어 성대와 같이 예민한 기관에 정
교한 수술이 가능하지만 주변조직의 열손상과 성대 반흔 등의
문제점을 가지고 있다. 주변 정상 조직의 손상을 최소화하면서
정교한 후두 수술을 시행하기 위해서는 CO2 레이저 원리 및
사용 방법, 레이저의 위험성을 충분히 숙지하는 것이 필요하
다. 본 논문에서는 CO2 레이저의 특성 및 후두미세수술에서
의 사용 원칙에 대해 기술하고자 한다.
레이저의 정의와 특징
레이저란(Light Amplification by Stimulated Emission
and Radiation)의 약자로 LASER라 명칭하는데 이는 레이저
의 발생원리를 나타내는 의미를 가진 단어들의 요약으로 유도
방출에 의하여 증폭된 빛의 복사라는 것이다. 레이저는 매질
에 따라 결정된 단색성을 가지며, 레이저 빛은 같은 공간을 같
은 시간에 지나는 시간적, 공간적 응집성을 가지고, 멀리 조사
하여도 평행성이 있어 일정한 크기를 유지하는 직진성이 있다.
레이저의 조직 내 작용기전은 광열반응이 주를 이루며 광물
리학적반응과 광화학적반응도 일어난다. CO2 레이저를 조직
에 조사하면 색조에 상관없이 거의 완전히 흡수되어 열에너지
로 변환되는데 조직의 대부분은 액체성분으로 되어 있으므로
열에너지에 의해서 조직 내 수분은 순간적으로 증발하여 조직
결손이 생기게 된다.1) 이러한 레이저에 대한 조직의 반응은
레이저의 파장과 세기가 중요하고, 조사시간과 레이저빔의
크기에 따라서도 영향을 받는다(Fig. 1).
현재 후두 영역에서 주로 사용되고 있는 레이저로는 CO2 레
이저를 비롯하여 pulsed dye laser(PDL), potassium-titanyl-
phosphate(KTP) 레이저 등이 있으며 임상적으로 후두암, 후두
협착, 후두유두종, 백반증, 성대결절, 성대부종, 성대마비, 육아
종 등 다양한 후두질환을 치료하기 위하여 사용되고 있다.2)
광열작용에 의한 절단, 조직제거를 이용하는 레이저는 CO2
레이저가 있으며 대체로 물에 잘 흡수된다. 광분해작용에 의한
레이저는 대표적으로 PDL이 있으며 헤모글로빈에 선택적으로
레이저 후두미세수술의 원칙
단국대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실
문정환·이상준·정필상
= Abstract =
Principles of Laser Laryngeal Microsurgery
Jeong Hwan Moon, MD, Sang Joon Lee, MD, PhD and Phil-Sang Chung, MD, PhDDepartment of Otorhinolaryngology-Head & Neck Surgery, Dankook University College of Medicine, Cheonan, Korea
Laser laryngeal microsurgery is currently the primary method of treatment of various laryngeal diseases. The development of laryngeal microsurgery came from the introduction of a small spot CO2 laser micromanipulator and more precise microlaryn-geal instruments. CO2 laser laryngeal microsurgery has enabled very precise surgery because it has small focus size and hemo-static effect. There are some limitations to the use of the CO2 Laser such as adjacent tissue damage and vocal fold scarring. These problems can be minimized through understanding the mechanisms by which lasers function and correctly manipulating the parameters under a surgeon’s control. We should also recognize the safety of CO2 laser for the surgeon to precisely perform the procedure.
KEY WORDS：Laryngeal microsurgeryㆍCarbon dioxide laser.
종 설대한후두음성언어의학회지
제 24 권 제 1 호 2013
책임저자 ：정필상, 330-715 충남 천안시 서북구 망향로 201
단국대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실
전화 ：(041) 550-3975 ·전송：(041) 556-1090
E-mail ：[email protected]
online © ML Comm
레이저 후두미세수술의 원칙
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흡수되어 작용한다.
CO2 레이저는 10.6 μm의 파장을 가진 적외선 레이저로 열
에너지를 가지며 거울을 통해 그 에너지를 전달할 수 있다. CO2
레이저는 물에 쉽게 흡수되는 특성을 가지고 있어 조직에 흡
수된 CO2 레이저 에너지는 열로 전환되는데, 생체 조직의 대
부분은 수분 함량이 매우 높기 때문에 에너지 흡수율이 높아
조직을 절개할 때 잔존 조직에 대한 열 손상이 적은 것이 특징
이다.
초점의 직경은 handpiece를 사용하면 1 mm 정도이며 mi-cromanipulator를 사용하면 400 mm 초점거리에서 약 200
μm까지 초점을 줄일 수 있어 후두미세수술을 용이하게 할 수
있다.3-5)
PDL은 585 nm 파장의 혈관분해성 레이저로 선택적 광열
분해의 개념에 바탕을 두고 개발되었고 앞에서 언급하였듯이,
PDL은 헤모글로빈에 선택적으로 흡수되며 이후 열을 발생
하여 주위조직의 손상을 최소화하면서 미세 혈관의 응고를 유
발하여 병변을 파괴하게 된다. 광섬유를 통하여 빛을 전달할
수 있어 전신마취가 어려운 경우에도 외래에서 내시경을 통하
여 수술할 수 있는 장점이 있고 주로 후두 유두종과 성대에 생
긴 혈관성 폴립, 성대 부종에서 사용된다.6)
레이저 안전
눈은 레이저 광선에 대단히 예민하다. CO2 레이저와 같은
원적외선 레이저는 대부분 각막, 수정체, 유리체에 의해서 흡
수되어 망막에는 손상을 주지 않지만, 각막에 손상을 주고,
손상이 깊지 않으면 수일 이내에 회복될 수 있다. Nd : YAG,
Argon, KTP/532, Krypton 레이저와 같이 눈에 보이는 레이
저는 망막에 손상을 주어 암점을 만들거나, 망막와나 시신경
에 손상을 주게 되면 심각한 시력장애를 가져올 수 있다. 이러
한 손상은 광선 조사 즉시 일어날수도 있고, 저출력의 레이저
광선에 반복 노출되어 만성 퇴행성 손상으로 올 수도 있다.
안구 손상의 위험을 줄이려면 레이저를 사용할 때마다 그 레
이저에 맞는 보호안경을 사용하여야 한다. 이것은 내시경을 사
용할 때도 같다. 환자의 눈도 생리 식염수로 젖은 거즈나 금속
눈 덮게 또는 적절한 보호안경으로 보호해야 한다. 알루미늄
테이프를 거즈로 싸서 사용하면 저렴한 비용으로 각종 레이저
로부터 환자의 눈을 보호할 수 있다(Fig. 2).
레이저를 현미경이나 내시경에 부착해 사용할 때는 적합한
필터를 사용하여야 한다. 의사는 내시경을 쓰지 않는 다른 눈
을 보호안경으로 보호해야 한다. 현미경이나 내시경에 부착된
자동 필터가 작동 고장을 일으킬 수 있으니 평소에 점검해 두
어야 한다.
피부도 레이저에 노출되면 손상될 수 있으나 눈보다는 손
상이 적다. 레이저의 파장, 노출시간, 광선의 밀도와 피부의 색
깔에 따라 국소적인 발적으로부터 까맣게 탄소화 하기까지
다양한 반응으로 나타날 수 있다. 조직 손상의 일차적 원인은
고온 효과로, 고온은 단백질을 변화시키고(60℃), 조직을 파
괴한다. 또한 혈관을 응고시키고(80~100℃), 세포의 성분을 끓
이고 조직을 증발시키며(100~250℃), 건조된 조직은 검게 타서
탄화된다. 따라서 수술시야 이외의 부분은 물을 적신 타올이
나 거즈, 스폰지로 덮어서 보호해야 한다.
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Scatter
Hemoglobin
Laser absorption and tissue penetration
Melanin
Protein
Water
.1 1 10
Wavelength (micrometers)
Abs
orpt
ion
coef
ficie
nt ( 1
/cm
)
Fig. 1. Laser Absorption spectrum for biologic tissues.
Fig. 2. Protecting the eyes of the op-erating room personnel (A) and pa-tient (B).
A B
문정환·이상준·정필상
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레이저로 발생하는 연기는 독한 냄새가 나고 0.1 μm 정도
까지 작은 입자들로 구성되어 있어, 세기관지, 폐포에 까지 이
르러 석면이나 담배로 인한 변화와 비슷한 피해를 입힌다. 연
기에의 노출은 눈, 코와 목구멍에 자극을 주며, 오심과 만성
기침도 일으킬 수 있다.
레이저 연기에서 인체유듀종 바이러스 등이 발견될 수 있으
므로 레이저 사용 시에는 연기를 철저히 흡입하여 연기 노출을
막는 것이 중요하다.7,8) 연기 흡입기를 레이저 사용부위 2~5 cm
이내에 두고 사용한다. CO2 레이저를 사용중인 방에는 항상
레이저 마스크(0.3 μm filteration)를 착용하여야 한다.9,10)
레이저를 사용하는 수술방은 항상 외부와 차단되어야 하며
유리창은 빛이 통과하지 않도록 가려야 하고 출입문 밖에 레
이저 사용 중이라는 표지판을 설치하고 수술방에 들어오는
사람을 위해 보호안경을 출입문 밖에 비치하여야 한다. 레이
저를 사용하는 수술방은 항상 환기가 잘 되도록 유지하여 레
이저 연기가 필터를 거쳐 밖으로 나가도록 하여야 한다. 레이
저는 정기적으로 점검하여야 하며 수술 시 레이저를 조작하기
전에 항상 안전 수칙을 확인하고 적절한 순서로 레이저를 작
동해야 한다. 잘못 조사된 레이저로 인한 화재와 고압전기로
인한 감전사고 등 레이저 사용에 있어 예측할 수 없는 사고가
발생할 수 있으므로 수술실 내에는 인화성 물질을 반입하지
않아야 하며 전기 회로나 레이저 기기의 각 부위를 수시로 점
검해야 한다.
레이저 후두미세수술시의 마취
레이저 후두미세수술시 가능한 마취방법은 기도삽관, 고압
환기장치(Jet ventilation), 기관절개를 통한 마취 등이 있으며
드물게 정맥마취가 사용 된다.11)
삽관마취시 사용 가능한 레이저용 튜브로는 Laser-Shield,
Bivona, Malincrodt 튜브 등이 있고 Rusch 튜브에 금속테이
프를 감아서 사용할 수도 있다. 이 중 Laser-Shield 튜브는 재
질이 부드럽고 두께가 얇아서 같은 내경의 다른 튜브에 비하여
외경이 작아 병변을 잘 노출시킬 수 있다. Polyethylene 계통
의 튜브는 인화성이 높고 화재시 질식을 유발하는 가스를 방
출하므로 사용하면 안 된다. 또한 마취튜브는 가능하면 작은
것을 사용하는 것이 수술시야 확보에 용이하다. 마취튜브의
cuff는 색깔 있는 식염수로 채워야 레이저에 의한 화재를 방
지할 수 있고, cuff의 손상을 빨리 발견할 수 있다. 수술 중에
는 식염수를 적신 솜으로 마취튜브의 cuff를 보호하여야 한
다(Fig. 3).12) 마취 가스는 산소분압을 40% 이하(FiO2＜0.4)로
유지하고 가능하면 질소 가스 같은 발화 작용이 있는 가스는
피하여야 한다.
수술 중 마취튜브에 가려서 수술시야 확보가 어려울 경우
에는 산소분압이 100%인 상태에서 마취튜브를 빼고 수술을
진행하다가 산소분압이 떨어지기 시작하면 곧바로 마취튜브
를 후두경을 통하여 삽입하여 마취를 유지할 수 있다. 성인에
서는 2~3분 정도 시술이 가능하고 술자와 마취의사의 긴밀한
협조가 필요하다. 후두의 뒤쪽에 있는 종양을 제거하기 위하
여는 마취튜브를 앞으로 밀고 후두경을 뒤로 삽입하여 수술
시야를 확보할 수 있다.
CO2 레이저의 사용원리
레이저 후두미세수술은 현수후두경하에서 실시하며 스텐
드, 수술현미경, 여러 각도의 가위나 겸자 등 미세수술도구,
레이저, 단극전기소작기, 후두내시경, 흡인기 등이 필요하다.
직접후두경은 후두개경과 기관삽관 튜브, 양측 가성대 상에
위치하므로, 가능한 직경이 큰 후두경을 사용하여 수술 시야
를 확보하는 것이 중요하다. 수술 시야가 확보되지 않는 경우
잘못된 진단, 불완전한 수술, 정상 성대 점막 구조의 손상을
일으킬 수 있다. 모든 수술기구는 레이저 빔의 반사를 막기 위
하여 가능하면 반사가 덜 되도록 표면 처리된 기구를 사용하
는 것이 좋다(Fig. 4, 5).
CO2 레이저는 사용목적에 따라 초점거리를 임의로 움직여
서 사용하며, 초점면에서는 조직 절개가 가능하고 흐릿한 초점
Fig. 3. Protection of the endotra-cheal tube. A : The cuff of the laser-protected tube is inflated using sa-line with methylene blue dye. B : Saline-saturated cottonoids are then placed above the cuff in the sub-glottic larynx to further protect the cuff.
A B
레이저 후두미세수술의 원칙
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의 레이저광을 이용하면 단위면적당 에너지가 감소하여 절개
보다는 조직응고가 가능하게 된다. 미세 혈관은 CO2 레이저로
지혈과 응고를 얻는 데에는 별 어려움이 없지만 성문상부암
수술에서는 굵은 동맥의 분지가 있기 때문에 레이저만으로는
지혈이 어렵다. 이때는 coagulation forcep 혹은 suction bovie
를 이용한 전기소작술 그리고 vascular clip 등을 이용한 지혈
이 필요하다.
후두레이저 수술시에는 출력은 1~10 W로, 보통 2 W 정도
를 사용하며 초점의 크기는 200~400 μm로 조정한다. 혈관이
적고 조직이 단단한 경우에는 가능하면 초점은 작게 하고 조
직절개가 잘되는 super-pulse나 ultra-pulse를 주로 사용한다.
Superpulse mode는 pulse mode의 한 종류이기 때문에 주
위 조직으로의 열손상이 적고, 1초에 300~1,000회 정도 에너
지가 방출되므로 비록 pulse mode이기는 하지만, continuous
wave와 같은 효과를 가지고 있으며 증폭된 상태에서 에너지
가 배출되므로 2~8 W의 super pulse는 30~60 W의 효과를
가지고 있다. 주변조직의 열손상 정도는 레이저 노출 시간에
비례하는데 Pulsed 모드는 연속모드와 비교할 때 각각의
pulse 사이에 조직의 열손상으로부터 회복될 수 있는 시간이
있어 주변 정상조직에 열 손상을 줄여 준다.3,13) 수술 중에 연속
모드를 사용하면 암조직에서 탄화작용을 잘 볼 수 있어서 정
상과 암조직을 구별하는데 도움이 되기도 하지만 일반적으로
술자들은 익숙한 방식을 사용하도록 한다.5,7,12) 레이저를 이
용하여 조직을 절개할 때에는 후두겸자나 흡인관을 이용하여
조직을 당겨주어야 탄화나 열손상을 줄이면서 절개할 수 있다.
CO2 레이저를 이용한 후두미세수술은 고식적인 수술방법
에 비해 가지는 장점은 먼저 출력과 조사시간을 조절하여 원
하는 병변 부위를 정확하게 제거하므로 기능보전이 필요한 미
세수술에 유리하며 절제 부위에 직접 기구를 접촉시키지 않
고 수술 시야를 방해하지 않게 수술이 가능하므로 인두나 후
두 및 기관 같은 관 모양의 기관의 병변 제거에 유리하다. 또한
CO2 레이저의 지혈 효과로 가는 혈관의 경우는 무혈 수술이
가능하고 종양 절제시 종양세포의 전이를 막아 안전역의 확보
에 유리하다.
CO2 레이저를 적용하는 후두 질환으로는 성대 결절, 용종,
라인케 부종, 낭종, 육아종, 유두종 등의 양성후두병변이 있다.
또한 후두백반증과 같은 전암성 병변 및 후두 악성종양의 치
료에 사용되고 있으며, 후두의 협착증, 양측성대마비와 같이
기도폐쇄를 유발하는 후두질환들에서도 적용될 수 있다.
결 론
레이저를 이용한 후두미세수술은 병변 부위에 직접 기구
를 접촉 시키지 않아 수술 시야가 좋고, 종괴를 정확하고 섬세
하게 절제할 수 있으며, 수술 시 출혈이 다는 점 등 장점이 많
아 여러 다양한 후두 질환에 사용 되어 지고 있다. 하지만 후
두는 호흡, 기도보호, 발성이라는 중요한 기능을 가지는 기관
으로 레이저 후두미세수술시 최대한 조직 손상을 줄이기 위해
레이저의 특성 및 사용 원리를 정확히 숙지하고 주의 깊게 사
용하는 것이 필요하겠다.
중심 단어 : 후두미세수술ㆍCO2 레이저.
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Fig. 4. Various laryngoscopes with special matte finish to prevent reflection of laser beam and integrated suction channel for evac-uation of vapor.
Fig. 5. Special microinstruments for laser. From left protector with suction, coagulation forcep, forceps with suction, hemoclip for-ceps and hemoclips.
문정환·이상준·정필상
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