KR20210051952A - 고형암 치료용 고주파 방식의 비가역적 전기천공 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고형암 치료용 고주파 방식의 비가역적 전기천공 시스템에 관한 것으로 고형암 치료용 고주파 방식의 비가역적 전기천공 시스템은 종양 치료에 사용되는 비가역적 전기천공용 전극과 광섬유를 포함하는 프로브, 프로브에 미리 설정된 펄스 폭을 가지는 바이폴라 파형을 생성하여 인가하는 제어부를 포함하고, 바이폴라 파형은 펄스 폭의 전체 합이 모노폴라 파형의 펄스 폭과 같도록 설정된다.

Description

고형암 치료용 고주파 방식의 비가역적 전기천공 시스템{RADIOFREQUENCY REVERSIBLE ELECTROPORATION SYSTEM FOR THE TREATMENT OF SOLID CANCER}

고형암 치료를 위한 비가역적 전기 천공을 개선한 고주파 방식의 비가역적 전기천공 시스템을 제공한다.

비가역적 전기천공법(IRE: irreversible electroporation)은 양 끝단에 고전류를 흐르게 하여 양 끝단 사이에 강한 전기장을 생성하여 암과 같은 악성 신생물을 세포 단위로 소작하여 제거하는 방법이다.

이러한 방법은 주요 혈관 및 장기에 인접하여 수술적 치료가 불가능한 환자에서 새로운 국소치료법으로 제한적인 범위에서 이용되고 있다.

기존의 비가역적 전기천공시스템은 펄스폭을 디폴트로 100us, 파형을 단 monopolar를 사용하므로, 심장 세동 및 근력 수축을 동반하며, 한 종 이상의 조직으로 구성된 조직의 경우 전기장의 불균일로 전기장의 영향을 받지 않은 세포가 존재, 암의 재발이 쉽게 일어난다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 불균일한 조직에서 균일한 전기장을 형성하는 고형암 치료용 고주파 방식의 비가역적 전기천공 시스템을 제공하는 것이다.

monopolar를 bipolar로 전환하고, pulse width를 짧게 두고, 전체 합은 monopolar의 pulse width와 같게 한다. 여기서 pulse interva을 보다 길게 혹은 짧게 할 수 있으며, positive pulse width 및 negative pulse width를 서로 다를게 할 수 있으며, 세포사멸유도의 정도는 증가 혹은 감소할 수 있다. 이 방식은 심장세동의 위험성이 없으며, 근력수축 현상이 현격히 감소하며, 불균일한 조직에서 균일장 전기장을 형성할 수 있게 된다. 조직의 세포사멸유도 범위는 비슷한 것으로 알려져 있다.

전극의 형상은 monopolar 및 bipolar로 나누고, 파형의 bipolar의 경우, biopolar probe가 유리하며, 여기에 광섬유를 이용, blue light 혹은 근적외선을 조사할 수 있으며, 이를 이용 세포내에 활성산소 (ROS)를 과다 생성하도록 유도하고, 강한 전기장을 인가하여 세포사멸을 더 많이 유도하도록 한다.

본 발명의 하나의 실시예는 조직의 세포 사멸 유도 범위를 유지하면서도 심장 세동의 위험성과 근력 수축 현상을 최소화할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예는 불균일한 조직에서 균일한 전기장을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공 시스템에서의 파형을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공 시스템에서 IRE와 H-FIRE을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 천공 시스템에서 제공되는 파형을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 천공 시스템의 모노폴라 프로브 전극 형상과 바이폴라 프로브 전극 형상을 나타낸 예시도이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공 시스템에서의 파형을 설명하기 위한 예시도이다.

도 1의 (a)는 H-FIRE 방법에 대응하여 반복적으로 확산되는 파형을 나타낸 그래프이고, (b)는 IRE 방법에 대응한 파형의 구간, (c)는 H-FIRE 방법에 대응한 파형의 구간을 나타낸 그래프이다.

기존의 IRE 방법과 본 발명에서 제안하는 전기천공 시스템의 H-FIRE 방법에 대해서 이하에서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공 시스템에서 IRE와 H-FIRE을 나타낸 예시도이다.

도 2의 (a)는 IRE 방법이며, (b)는 H-FIRE 방법을 나타낸 예시도이다.

도 2의 (a)는 펄스 폭(pulse width)를 기본(default)으로 100us인 모노폴라(monopolar)파형을 사용하며, (b)는 펄스 폭(pulse width)을 (a)에 비해 상대적으로 짧게 두고 바이폴라(bipolar) 파형을 사용한다.

도 2의 (a)는 두개의 전극 프로브를 양쪽에 사용하며, 전극 프로브는 정렬되지 않을 수 있다. 그리고 도 2의 (b)는 한개의 전극 프로브를 사용하며, 단일 삽입 장치를 이용할 수 있다.

일반적으로 IRE 방법은 비열 절제, 여분의 세포질 메트릭스와 혈관을 보존하는 등의 장점을 가지고 있지만, 심장과 동기화되고 강렬한 근육 수축이 유도되며 이종 조직에 대한 영향력이 미비하다.

반면 H-FIRE 방법은 IRE 방법의 장점을 포함하며 세포 사멸의 균일을 유도하며, IRE 방법의 단점인 심장과 동기화, 근육 수축, 이종 조직에 대한 영향력 저하를 최소화할 수 있다.

이에 따라 본 발명에서 제안하는 고형암 치료용 고주파 방식의 비가역적 전기천공 시스템은 H-FIRE 방법에 대응하여 바이폴라 파형을 제공한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 천공 시스템에서 제공되는 파형을 도시한 그래프이다.

도 3에 도시한 바와 같이,모노폴라 파형(monopolar)을 바이폴라 파형(bipolar)으로 전환하고, 펄스 폭(pulse width)을 짧게 두고, 전체 합은 모노폴라 파형(monopolar)의 펄스 폭(pulse width)과 같게 한다.

여기서 펄스 간격(pulse interva)은 도 3에 도시한 그래프 보다 길게 혹은 짧게 할 수 있으며, 양의 펄스 폭(positive pulse width) 또는 음의 펄스 폭(negative pulse width)은 서로 다르게 설정할 수 있다.

이하에서는 도 4를 이용하여 전기 천공 시스템의 전극 형상에 대해서 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 천공 시스템의 모노폴라 프로브 전극 형상과 바이폴라 프로브 전극 형상을 나타낸 예시도이다.

도 4의 (a)에서 모노폴라 프로브 전극 형상(Monopolar probe)은 긴 바늘의 일단에 광섬유(Insulator)그리고 전극(elecrode)가 배치된다.

도 4의 (b)에서 바이폴라 프로브 전극 형상(Bipolar probe)는 긴 바늘의 일단에 제1 광섬유(Insulator), 제1 전극(elecrode), 제2 광섬유(Insulator) 그리고 제2 전극(electrode)가 순서에 따라 배치된다.

이처럼 전극의 형상은 모노폴라 프로브(monopolar) 및 바이폴라 프로브(bipolar)와 같이 구분되며, 상황에 따라 선택적으로 사용가능하다.

예를 들어, 파형의 bipolar의 경우, 바이폴라 프로브(bipolar)를 선택하여 사용할 수 있다.

그리고 전기 천공 시스템은 바늘과 전극 사이에 위치하는 광섬유를 이용하여 블루라이트(blue light) 또는 근적외선을 조사할 수 있다.

이에 따라 전기 천공 시스템은 세포내에 활성산소(ROS)를 과다 생성하도록 유도하고, 강한 전기장을 인가하여 세포사멸을 더 많이 유도하도록 한다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 여기서 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드가 포함된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. 종양 치료에 사용되는 비가역적 전기천공용 전극과 광섬유를 포함하는 프로브,
   상기 프로브에 미리 설정된 펄스 폭을 가지는 바이폴라 파형을 생성하여 인가하는 제어부를 포함하고,
   상기 바이폴라 파형은,
   펄스 폭의 전체 합이 모노폴라 파형의 펄스 폭과 같도록 설정되는
   고형암 치료용 고주파 방식의 비가역적 전기천공 시스템.

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