(5) 전달장치(Delivery system)

사진 3-6-C-13. 접힘팔(articulated arm) 방식 전달장치

 외부 에너지원의 펌핑에 의해 매질에서 밀도반전이 이루어지고 유도방출에 의해 공진기에서 증폭된 빛이 목표 부위에 전달되기까지 특수한 전달장치가 필요하다. 증폭된 레이저빔을 전달하기 위한 전달장치로는 두 가지 형태가 있는데, 한 가지는 여러 개의 반사경을 이용하여 레이저빔을 전달하는 접힘팔(관절) 방식의 전달장치(articulated arm)이고, 다른 하나는 가늘고 유연한 광섬유(optical fiber)를 이용한 전달장치이다.

광섬유는 주로 실리카나 특수 유리 또는 플라스틱으로 만들어진 빛을 전달하는 섬유와 같은 가는 선을 말한다. 광섬유의 중심에 있는 굴절률이 큰 코어(core)를 굴절률이 작은 클래딩(cladding)이 감싸고 있으며, 전체를 합성수지로 피복하여 보호하고 있다. 광섬유 코어의 한쪽 끝에 입사한 빛은 광섬유가 휘어져 있어도 내부 전반사를 통하여 빛을 한쪽에서 다른 쪽으로 전달시킨다. 이처럼 빛의 진로를 마음대로 유도할 수 있기 때문에 의료용으로는 내시경이나 레이저 전달장치 등에 이용되고 있다.

사진 3-6-C-14. 유연한 광섬유(optical fiber) 전달장치

 광섬유는 유연성과 가동성이 좋아서 사용이 편리한 장점이 있다. 하지만 레이저 빛이 광섬유를 통과하면서 일부 흡수되어 출력의 저하를 가져오며, 휘어진 광섬유를 통과하면서 내부에서 굴절을 거듭하여 평행성을 어느 정도 잃고 분산하게 되는데, 이러한 레이저 빛의 분산은 광섬유 끝에 초점 렌즈를 부착함으로써 레이저빔의 직경을 조절할 수 있다. 아르곤레이저, 다이레이저, 롱펄스 엔디야그레이저, 롱펄스 알렉산드라이트레이저 등은 이러한 광섬유를 이용한 전달장치를 사용한다.

 CO₂레이저의 경우 광섬유에 흡수가 많이 되므로 레이저광을 전달하는 데는 관절방식의 딱딱한 전달장치를 아직도 많이 이용한다. 관절 방식의 전달 관은 흡수와 분산이 적은 장점이 있지만, 유연성이 좋지 않아 사용에 불편이 크다. 관절 방식의 전달장치 내에 들어 있는 거울들도 CO₂레이저 빛을 흡수하므로 zinc selenide(ZnSe) 등으로 코팅되어 있다. 그 외에도 어븀야그레이저, 큐스위치 루비, 큐스위치 알렉산드라이트, 큐스위치 엔디야그레이저 등에는 이러한 관절암 방식의 전달장치가 사용되고 있다.

 한편으로는 비록 관절 방식 전달장치의 CO₂레이저가 1970년대 의료용으로 처음 도입된 이후 여전히 계속 사용되고 있지만, 기존 광섬유의 문제점을 해결한 중공 도파관(hollow waveguide) 전달장치를 가진 CO₂레이저가 개발되고 나서 많은 발전이 이루어지고 있다. 현재 사용되고 있는 이러한 광섬유 전달장치의 CO₂레이저는 관절방식의 전달장치보다 가볍고 가늘며 유연하고 시술 시 움직임의 제한이 없으며 인체공학적이고 핸드피스의 초점 팁을 조직 가까이 접근시킬 수 있어 섬세한 시술이 가능하며 지시 빔이 필요 없다는 장점이 있다.

 

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레이저의 구조와 원리