Characterization Analyses for Direct Current Tumor Ablation

As a technique for removing cancerous tumors from normal tissue, radio-frequency electromagnetic waves were employed to heating target cells up to the critical temperature, which kills the cancerous cells. However, its use in treating tumors in soft organs is limited by inconvenient factors, which are use of high-currents and long time operation. In this work, the feasibility of the localized heating by inserting four conducting electrodes with tiny direct current is investigated. The heat source is resulting from the electric field as known as resistive heating. We have investigated the temperature distribution as a function of applying DC voltages ranging from 10 V to 30 V with 10 V step. From the simulation results, the mushroom-like lesion shape by applying 20 V is generated by four electrodes within a few minutes, that is proper to the clinical application.

직류 전류 이용 종양세포치료의 특성 연구

정상 세포로부터 암과 같은 종양세포를 제거하는 방법으로 라디오주파수의 전자파를 이용하여 세포가 사멸되는 임계온도보다 높은 온도로 국소 가열하는 발열 치료법이 임상에서 시술되고 있다. 그러나 이 기술은 임상에서 활발히 사용되기에는 여러 가지 제약 요인이 존재한다. 본 연구에서는 교류파 대신에 미소 직류전원을 사용하여 국소부위에 열을 발생하는 안전성이 증가된 방법의 실효성을 이론적으로 입증하고자 한다. 종양세포의 형태에 따라 적당한 모양의 전극을 종양조직에 삽입하고 종양조직의 형태와 유사한 열분포를 갖도록 제어하는 기술을 개발한다. 열원은 조직 내에 삽입된 전극과 매질에 형성되는 전기장에 의한 저항열이다. 종양 조직 내에 삽입된 전극에 10 V, 20 V, 30 V를 각각 인가하고 시간에 따른 열분포를 전산모의 하였다. 결과적으로, 20 V를 전극에 인가하면 1~2 분 이내에 버섯모양의 등온도 분포를 갖으며 세포를 고사시키는 온도 이상의 치료영역이 형성됨을 보였다. 4개의 전극에 대칭적인 전위를 인가하고 $50^{\circ}C$ 이상의 온도 분포를 암 조직의 모양과 유사하게 분포하도록 조절하여 효과적인 치료를 수행 할 수 있는 가능성을 제시하고자 한다.