전력증폭기를 이용한 고주파 전기수술기 운용 시 생체조직 변형에 대한 전기적 보상에 관한 연구

Abstract

전기수술기에서의 고주파의 사용은 아주 유용하다. 고주파를 이용한 전기수술기는 혈액의 응고 및 절제에 사용되는 복강경 수술기와 암세포 절제수술기에 널리 쓰이게 된다. 고주파의 특징을 이용해, 세포 조직의 분자를 진동시켜, 주변 조직에 손상을 입히지 않고 수술을 가능케 한다. 이러한 고주파의 장점에도 불구하고 주파수가 올라갈수록 수술기의 제너레이터는 고출력을 내기 어렵다. 그 이유 중 하나로 생체조직이 열을 받게 되면 조직의 상태가 변형이 일어나 회로 입장에서의 임피던스가 바뀌게 된다. 특정 응고 및 절제라는 수술의 효과를 보기 위해선 열에너지가 있어야 하는데, 이 열에너지의 근원은 고주파 수술기의 출력으로부터 생성된다. 변화된 생체조직 임피던스에 대해 원하는 출력을 낼 수 있는 제너레이터가 전기수술기에선 대두된다. 본 논문은 두 가지 서로 다른 전기수술기에 관한 연구를 진행하였다. 교류 전류를 이용한 MHz 전기수술기와 안테나로 마이크로웨이브를 방사하는 GHz 대역의 수술기에 관하여 연구를 진행하였다. 각각의 경우 모두 주파수의 특성이 다르므로 구성되는 회로 토폴로지와 응용되는 애플리케이션도 다른 형태를 가진다. 전자의 경우 교류 전류를 이용한 MHz 대역 제너레이터는 출력 레벨을 조절하여 변화하는 생체조직 임피던스에 대응하고, 후자의 마이크로웨이브를 방사하는 GHz 대역 수술기의 경우는 임의의 임피던스에 대해 검출을 하고 회로적인 구조를 바꿔 출력에 대한 보상을 진행한다. 이렇게 주파수 특성과 맞게 형태 및 응용 분야는 두 경우 모두 다르지만, 생체조직의 변형 상황에서의 회로적 보상을 해준다는 점에서 공통분모를 가지게 된다. 각각의 상황에 맞게 회로의 설계 및 구현을 진행하였다.