레이저 수술기의 작동 원리

레이저 수술의 필요성

레이저 수술은 고에너지 빛을 이용해 인체 조직을 절개하거나 응고시키는 의료 기술로, 다양한 외과적 시술에서 활용되고 있다. 기존의 메스나 전기소작기와는 달리, 물리적인 접촉 없이도 조직을 절단하거나 응고할 수 있으며, 정밀하고 출혈이 적은 수술이 가능하다는 장점이 있다. 특히 안과, 피부과, 이비인후과, 비뇨기과, 치과 등에서 널리 사용되며, 고출력 레이저를 이용한 내시경적 종양 제거부터 미세 혈관 응고까지 다양한 용도에 적용된다. 의료용 레이저는 단순히 강한 빛이 아니라, 파장, 출력, 펄스 형태에 따라 조직에 미치는 영향이 다르다. 수술기의 종류에 따라 절개, 증발, 응고, 봉합 등 다양한 효과를 낼 수 있으며, 그 작동 원리를 이해하는 것은 의료 기술의 정밀성과 안전성을 이해하는 데 중요한 기반이 된다. 레이저 수술기는 단순한 광원 장비가 아니라, 물리학, 생체조직 반응학, 전자 제어 기술이 결합된 고도의 융합 기술 장비다.

 

 

레이저의 작동 원리

레이저 수술기에서 조직 절개는 주로 고출력 연속파 또는 고강도 펄스 레이저를 통해 이루어진다. 조직에 레이저 빛이 조사되면, 조직 내 수분이 그 에너지를 흡수하여 빠르게 가열되면서 증발하거나 기화된다. 이 과정에서 세포 구조가 파괴되며 절단이 이루어진다. 일반적으로 CO₂ 레이저는 10.6마이크로미터 파장을 가지고 있어, 조직 내 수분에 높은 흡수율을 보이며, 연조직 절개에 매우 적합하다. Er:YAG 레이저는 치과나 피부 시술에 자주 사용되며, 조직 손상이 적고 절개 선이 정밀하다. 고출력의 경우 레이저 빔이 조직에 접촉하자마자 열이 빠르게 축적되면서, 짧은 시간 안에 조직이 증기화되고 절단이 이루어진다. 이 절개 과정은 메스를 사용할 때보다 주변 조직의 손상이 훨씬 적고, 감염 위험도 낮다. 또한, 절개 부위의 출혈이 적어 시야 확보가 뛰어나기 때문에, 미세 수술이나 내시경 수술에서도 광범위하게 활용된다.

 

조직 응고와 지혈을 위한 레이저 기술

조직 응고는 레이저의 열 에너지를 이용해 혈관이나 조직 단백질을 응고시키는 방식으로 이루어진다. 레이저 빛이 조직에 흡수되면 열로 전환되며, 이 열은 혈관 벽을 수축시키고 혈액 내 단백질을 응고시켜 출혈을 멈추게 한다. 파장이 짧거나 출력이 낮은 레이저는 조직을 절단하지 않고, 표면에서만 열을 전달해 응고 효과를 나타낸다. 예를 들어, Nd:YAG 레이저는 조직 깊숙이 침투할 수 있어, 내장 장기 출혈 시 지혈용으로 자주 사용된다. 반면, 아르곤 레이저는 혈색소에 흡수되는 특성이 있어 망막 출혈이나 피부혈관 병변 치료에 활용된다. 응고 과정은 실시간으로 조절 가능하며, 시술자가 출력과 조사 시간을 미세하게 조절함으로써 원하는 깊이만큼만 조직을 응고시킬 수 있다. 특히, 고출력 단시간 조사보다 저출력 장시간 조사 방식은 출혈이 잦은 조직에서 안정적인 지혈 효과를 낼 수 있다. 이처럼 레이저는 절개와 응고를 동시에 구현할 수 있는 유연성을 갖추고 있어, 출혈이 많은 수술에서 매우 유리한 도구로 사용된다.

 

레이저 수술기의 안전 고려사항

레이저 수술기의 성능을 좌우하는 핵심 요소는 정확한 출력 제어와 조사 시간, 조사 범위의 정밀 조절에 있다. 수술기 내부에는 파장별 레이저 발진기, 광학 렌즈 시스템, 전자 제어 장치가 조화를 이루며 작동한다. 사용자는 기기 패널이나 풋스위치를 통해 에너지를 조절하고, 조사 각도나 크기를 조정할 수 있다. 최근에는 터치스크린 기반의 인터페이스와 사전 설정된 수술 프로토콜이 탑재되어, 반복적인 시술에서 효율성과 안정성을 높이고 있다. 또한, 조직 반응을 실시간으로 감지하는 피드백 시스템이 개발되면서, 과열에 의한 조직 손상이나 과도한 절개를 방지할 수 있다. 안전을 위해 수술 중에는 의료진과 환자 모두 보호용 고글을 착용하며, 레이저의 반사나 산란광에 대한 차단막도 설치된다. 기기에는 자동 셧다운 기능, 온도 센서, 출력 제한 장치 등 다양한 안전 기능이 내장되어 있으며, 이를 통해 정밀한 수술 환경을 유지하면서 부작용 위험을 최소화할 수 있다. 앞으로는 인공지능 기반 자동 출력 제어 기술이나 로봇 연동 레이저 시스템이 도입되며, 더욱 정교하고 안전한 레이저 수술 환경이 구축될 것으로 기대된다.