초음파의 이해

Comprehension of Ultrasonic


초음파는 진동 주파수가 17,000-20,000Hz 이상으로 높아서 인간의 귀로 들을 수 없는 불가청 진동음파 (acoustic vibration)이다. 초음파 치료는 0.5-5MHz, 대개는 1MHz 내외의 초음파를 사용하여 여러 질병을 치료하는 것을 말하고, 초음파영동 치료는 초음파에너지로 피부를 통하여 약물을 조직 안으로 도입시키는 치료 방법이다.

음파의 분류


음파는 진동 주파수에 따라 저음파, 음파, 초음파로 나눈다. 개나 고양이와 같은 짐승은 사람보다 가청음파의 영역이 크고, 박쥐의 경우에는 150KHz 이상의 음파를 감지하여 어두운 곳에서도 볼 수 있으나, 사람이 귀로 들을 수 있는 음의 영역은 젊은 사람은 18,000Hz, 나이 든 사람은 12,000Hz 등 나이나 개인차에 따라 약간씩 다르지만 대개 16-20Hz부터 17,000-20,000 Hz 정도이다.


지진 등과 같이 진동수가 낮아서 사람이 들을 수 없는 음파 곧 최저 가청주파수보다 낮은 음파를 저음파(infrasound, subsonic)라 하고 사람이 들을 수 있는 최고 주파수보다 높은 음파를 초음파(Ultrasound)라 한다. 수십~100MHz 이상으로 매우 높은 주파수의 초음파를 극초음파(Pretersound, hypersound)라 한다.

초음파의 역사

History of Ultrasonic


1880년 Pierre Curie와 Paul Jacque Curie가 수정판에 압력을 가하면 전기가 발생하는 압전효과에 대해 처음 기술한 이래 큐리의 친구인 Langevin이 1910년 역압전효과를 이용하여 초음파를 발생시키는 방법을 이용하였으며, 1917년 조그만 물고기가 초음파의 빔(beam) 속에서 헤엄치다 죽는 것을 보고 처음으로 초음파의 생물학적 효과에 대해 기록한 것을 기점으로 1927년 미국의 물리학자 Wood, RW와 Loomis가 Langevin의 이론적 연구를 토대로 초음파 에너지의 생물학적 효과에 대한 연구 결과를 출판한 이래 많은 간행물이 등장하였다.

1928년 Woeber K는 초음파가 골경화증(osteosclerosis)에 효과가 있다고 믿었으며, 1934년 Nakahara W, Kobayashi R 등은 쥐의 피부에 초음파를 조사한 결과 내피선종(intracutaneous adenocarcinoma)이 발생됨을 관찰하였다.

1938년 Hirohashi K, Hayahi S들은 초음파를 5분간 조사한 결과 피부 종양이 흡수되었음을 관찰했고, 1944년 Horvath J는 초음파의 의료 이용 연구에 관한 책을 출판하는 등 유럽에서 초음파에 대한 연구가 고조되었다.

1930년대 주로 독일에서 초음파의 의학적 이용이 시작되고 1940년대 미국에 소개된 이래, 1952년에 미국 물리의학협의회(American Council of Physical Medicine & Rehabilitation)에서 초음파를 공식 물리치료 요소로 채택한 이래 초음파 치료는 오늘날 널리 쓰이는 열 치료의 하나이다.

초음파 치료의 효과

Effects of Ultrasonic Care


1.Mechanical Effect(기계적 효과)=마이크로 마사지

초음파가 조직에 흡수되면 조직에서 작용하는 광대한 기계적인 음향력이 있을 것인데 그 음향력은 어떤 다른 물리적 요인과는 비교가 될 수 없으며 기계의 주파수에서 양성과 음성의 압력의 교대는 초음파의 마이크로 마사지의 효과를 발생시키며 다음과 같은 생물학저 효과가 일어난다.

-현미경적 세포구조의 소성화

-열 효과를 발생시킬 수 있는 마찰(friction)

-액체매질 속의 입자의 진동(Oscillation)

-세모막을 가로지르는 확산(diffusion)과정의 가속

-세포 내의 마사지

-생물학적으로 활성인 분자의 파괴

-단백질에 묶여 있는 칼슘의 흥분(excitation)

-신경 및 순환의 메카니즘에서의 특수 효과


2.Thermal effect(온열 작용)

-조직의 마이크로 마사지는 마찰열을 발생시키며, 마찰은 조직에서 열을 발생시킨다.

-피부나 근막에서 에너지의 소실이 없으므로 심부에 위치한 부위가 효과적으로 가열 될 수 있다는 장점이 있다.

-발생된 열의 양은 다양한 조직에 따라 다르게 발생된다.

-열의 양은 초음파의 출력과 주파수에 따라 다르게 발생한다.


3.Bilologic effects(생물학적 효과)

-혈관 확정과 림프관의 흐름은 초음파의 열 효과에 기인한다.

-열 및 마이크로마사지 효과의 합작은 히스타민류의 물질을 발생시키는데 이것이 모세 혈관의 충혈(hyperemia: 부분적으로 혈액이 과도로 충만하는 것) 일으킨다.

-초음파는 신경근에 대하여 현저한 혈관 확장인자를 가지고 있으므로 그 투사는 그 교감신경계를 억제한다.

-근육 이완-막투과도 증가-통증 감소-근긴장의 정상화-pH 농도 감소 –구심신경섬유의 자극


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