물리치료 - 초음파 치료기의 효능

[전실장]

1. 세정효과

 

현재 국내산업현장 에서는 대부분 초음파세척기를 사용하고 있다. 자동차부품, 전자 부품들은 그 크기모양이 매우 다양하며, 세척할 양도 엄청나게 많을 뿐 아니라, 사람의 손으로 미치지 않는 미세한 부분까지 오일 및 부착 잔존물을 빠른 시간에 깨끗이 제거해야 한다.

초음파세척기에서 사용되는 주파수는 28㎑(28,000번/1초), 40㎑(40,000번 /1초)의 진동을 주로 사용한다. 초음파을 물에 방사하였을 때 발생되는 초음파 공동화(ultrasonic cavitation)의 메카니즘은, 핵의 생성, 수많은 기포(bubble)의 발생, 그리고 충분히 성장한 bubble의 폭발적 파열 등 3단계로 이루어지며 발생된 기포내의 온도와 압력이 각각 4,500℃와 수백기압에 이르고 충분히 성장한 기포가 깨어질 때에는 국부적인 온도가 약 1,500℃이고 압력 또한 수백 기압에 달하는 충격파가 발생된다.

이러한 수많은 작은 기포에 발생된 충격파가 사람의 손이 미치지 않는 미세한 부분까지 깨끗하게 세척해주며 그 효능은 실로 놀랍다.

세정효과 면에서 다른 어떠한 기구 및 장치도 따라올 수 없을 만큼 우수하며, 산업현장에서 초음파 세척기 만을 사용 하는데는 이러한 장점이 있기 때문이다. 초음파미용기도, 똑같은 이유에서 피부세정 효과를 지니고 있기 때문에 초음파기가 갖는 최대의 장점으로 꼽힌다.

비이커에 물을 담아 초음파치료기 금속head부분을 물에 대고 초음파를 가할시 작은 기포(물방울)가 생성됨을 볼 수 있는데 이는 이미 언급한 초음파의 세정작용이 초음파미용 기 에서도 똑같이 발생된다는 것을 사실로서 입증한다. 각 제조사 별로 초음파기의 차이는 있겠지만, 대부분의 소비자들이 초음파미용기구를 사용하고 세안 후, 화장을 할 경우 화장이 잘 받는다는 이유는 이러한 초음파의 세정효과의 대표적인 예라고 볼 수 있다.

사춘기 청소년의 여드름은 성장기에 발생되는 왕성한 분비물이 과다로 생겨, 피부 밖으로 미처 배출하지 못하고 피부내부에서 곪는 화농현상으로 볼 수 있다. 앞에서 언급한 초음파의 피부 속 침투효과 및 세정효과에 의해 이러한 분비물이 깨끗이 피부 밖으로 배출되기 때문에 초음파기가 여드름치료에 특별한 효과가 있는 것 이다.

2. 온열효과

종래의 치료기 에는 온열효과를 이용하는 많은 기기가 있었다. 이러한 타 기구는 그 온열효과가 피부표면에만 전달되는 한계성을 지니고 있다. 초음파는 피부 속 깊숙히 물리적인 힘이 가해지며, 이때 피부 속 온도 또한 같이 상승하는 장점을 지니고 있다. 초음파를 가동 시 열을 발생하는 것을 일반적인 전기히타식에 의한 방식으로 잘못 알고 있는 사람들이 많다. 초음파는 절대 전기적히타식의 방법이 아니다. 앞서 언급했듯이 압전세라믹은 1초에 1 백만 번의 진동을 한다. 이때 금속부분과 세라믹이 서로 마찰을 한다고 볼 수 있으며, 1 초에 백만 번 고속진동으로 발생하는 마찰열에 의해 온도가 증가한다.

원시시대에 불을 피우기 위해 나무막대를 서로 마찰하여 점화시키는 것과 똑같은 원리이다. 피부미용인 들의 고객의 얼굴을 마사지 하는 것도 이러한 마찰에 의한 자극을 주기 위함이다. 즉, 초음파의 운동변환 메카니즘은 3단계로 표현할 수 있다.

전기적 에너지 >> 물리적 운동 에너지 >> 열에너지 로 변환되어진다.

마지막열에너지가 곧 초음파에 대한 온열효과로서 작용된다.

초음파는 피부표면에서의 효과보다는 물리적인 힘이 피부내부로 깊숙이 전달되는 효과가 더 중요한 것임을 인지해야 한다. 피부 조직의 온도는 통상 32℃ 정도이다. 실험에 의하면 열을 참을 수 없는 정도가 되지 않는 정도의 초음파를 10분 정도 가 할 시 1㎒대역의 초음파를 조사해본 결과, 초음파의 power출력이 0.5wt/㎠에서는 0.0 4℃, 1.0wt/㎠에서는 0.16℃, 1.5wt/㎠에서는 0.03℃, 2.0wt/㎠에서는 0.38℃로 증가 하였다.

초음파주파수에 따라 피부 속으로 전달되어지는 깊이가 달라지는데, 낮은 주파수의 초음파 는 좀더 깊이 침투하는 반면, 높은 주파수는 좀더 표면적인 처리에 이용되며 초음파 강도는 처리하고자 하는 조직의 양에 의존한다.

상기 실험 결과에 의한 피부의 내부조직이 초음파에 의한 온도상승, 즉 온열효과가 있다 는 것은 매우 중요한 의미를 지닌다. 동해바다의 수온이 1℃만 올라가도 어류의 종류 가 바뀐다. 최근 여름에 오징어가 많이 잡히고, 고급어종이 안 잡히는 것은 해수면의 온도상승과 밀접한 관계가 있다. 온도에 의한 환경변화의 중요성은 피부 속에 만성적인 염증이나 암세포 등이 초음파에 의해 치료가 되는 이유에 있어서, 초음파의 아주 작은 물리적인 진동과 온도의 증가에 의해 그러한 외부세포들이 생존할 수 없는 환경의 변화를 제공한다는데 있다. 일반피부미용기와는 power면에서 차이(의료용 3wt/㎠, 미용용 0.3wt/㎠)가있는 의료용 초음파기기는 매우 강력하여 근육경직, 조직의 상처, 염증의 치료뿐 아니라 암 치료에도 사용되는 핵심 point가 여기임을 알 수 있다.

초음파의 온열효과는 피부 속 내부 깊숙이까지 전달되는 중요성을 새삼 강조하는 바이다. 초음파기를 사용하는 사람이 인식할 사항은, 초음파기 head표면의 온도가 중요한 것은 아니다. 금속 head에 물을 올려놨을 때, 분무하는 초음파의 분무 상태를 보고 물리적인 진동이 얼마나 강력하게 작동하는가를 판별할 수 있다. 초음파 헤드 위의물이 분사되는 상태 에 따라 초음파가 피부 속으로 전달되어지는 깊이가 결정되어지며 이는 곧 초음파의 치료효과와도 직접적인 관련이 있다. 무사가 칼이 무디면 싸움에서 이길 수 없듯이 환부의 고통을 치료하기위해서는 제대로 된 초음파치료기를 사용함이 우선이다.

초음파의세기는 금속헤드 단위면적당의 파워(Wt)로 표기한다. 지름이3㎝인 금속헤드의 단면적은 7㎠이다. 이때 초음파치료기의전체파워가 20Wt(전기전자연구소 측정) 라면, 초음파의 강도는= 전체파워/전체단면적=20Wt/7㎠=3Wt/㎠ 가 된다. 초음파의 강도는 피부 속 깊숙이 얼마나 멀리 초음파의 진동과열이 전달되어지는가를 결정하며 환부의 치료효과에도 직접적인 영향을 준다. 즉, 초음파의 강도가 높을수록 좀더 빠르고 효과적인 치료효과를 기대할수 있다. 즉, 초음파의 세기와 치료효과는 정비례한다고 볼 수 있다.

초음파의주파수는 일초 만에 진동하는 진동수를 말한다. 1㎒는 일초에 백만 번,3㎒는 300만 번, 5㎒는 5백만 번을 순간적으로 진동함을 뜻한다.

주파수가 높으면 진동수는 빠르지만 그만큼 세기는 약해진다. 권투선수를 예로 들어 말하면 경량급선수의발은 매우 빠르지만 그만큼 펀치의 파워는 약할 수밖에 없다. 헤비급 선수의 몸은 느리지만 펀치의세기는 매우강하다. 1㎒가 헤비급선수라면 3㎒는 프라이급 선수이다.

따라서 1㎒는 피부 깊숙이 5㎝이상 침투하며 초음파의 강도가 가장세기 때문에 치료용 초음파로 주로 사용되며, 3Mhz 는 피부표면 얇은 곳에서의 효과가 높기에 얼굴미용용으로 사용된다. 또한 3㎒이상의초음파는 도저히 치료효과를 기대할 수 없는 정도의 빠른 진동수이기 때문에 화상의위험이 있고 초음파치료기로서의효과는 미미할 수밖에 없어 치료기로서 거의 만들지 않는다. 결론을 말하자면 주파수가 높으면 높을수록 초음파의 강도는 반대로 매우 약해지므로 그만큼 치료효과는 떨어진다고 말할 수 있다. 

[출처] 초음파 치료기의 효능|작성자 반달