Re: 고주파의 indication과 contraindication 정리

[문형철]

１．고주파　치료의　정의

- 10만㎐(1MHz) 이상의 교류전류를 고주파전류(high frequency current, HFC)

- 인체조직에 고주파전류를 통전시킬 때 진동폭(oscillation impulse)이 매우 짧기 때문에 이온운동이 거의 일어나지 않고 전기화학적반응(electrochemical reaction) 또는 전기분해현상(electrorolytic reaction)이 없으며 빠른 진동전류 에너지는 그 경로　안에서 열에너지로 변환되는 특징(전환열).

- 정상근을 자극시킬 수 있는 맥동기간은 1ms 정도이나 고주파전류의 맥동기간이 0.001ms에 지나지 않아 다른 전류형태와는 달리 감각신경 및 운동신경을 자극하지 않기 때문에 불편감이나 근수축을 일으키지 않으면서 신체조직안의 특정부위를 가열할 수 있다.

고주파－　전자파－단파

　　　　　　　　  - 극초단파

　　　－　초음파　（종파）

파장：　파장은　주파수와　반비례．

전자파의　이동：　전자파는　횡파전파

전자파의　형태：　전기장（electric field), 자기장（magnetic field)

전기장과　자기장의　진동방향은　전자파의　진행방향과　수직．

☆ 피부나 근육을 자극하기에는 너무나 주파수가 높기 때문에 열효과(thermal)를 가진다

☆ 전환열(심부열)

* 초음파 > 단파 > 초단파 : 피부나 피하의 근막에 에너지 소실이 없으므로 심부의 가열효과가 크다

고주파의　생물리학적　특징

참고）인체의　전기적　성질：　유전율，비저항

　　　인체의　물리적　성질：　비열，열전도도

참고）조직의　유전율（함수↑→유전율，전도성↑→열효과↑）

　　　　：혈액＞근육＞뇌＞지방＞피부，뼈

　　　조직의　비저항（주파수↑→비저항↓）：골수＞지방＞피부＞간장＞근육

참고）심부가열：　

　　　⦁전도－표면과　심부의　온도차에　의해　발생．　

　　　온도상승위해　표면온도가　충분히　높아져야　함．　표면조직의　화상위험（SW)

⦁체적가열－가열시킬　조직에　직접　물리적　인자가　전해져　다시　열로　전환　　　　　　（MW) 열발생이　피하지방층보다　내부에　있음．

참고）에너지　흡수：　전환열－조직의　전기적　성질에　의해　온도상승．

　　　전도－조직의　물리적　성질에　의해　온도상승．

①분자운동：　전환열（conversive heat) - 분자들이　진동하면서　마찰되어　열에너지로　전환．이온의　전후운동，분극분자의　회전운동，비분극분자의　뒤틀림에　의함．

②전기장의　유전체（good dielectric): 지방　등　비분극분자，유리，플리스틱，몇몇　기름등．→혈액이나　근육과　같이　물함량이　높은　조직은　유전율이　높고，주파수↑→유전율↓

③굴절：　전기장　내에　전도도　좋은　물질　있으면　금속의　표면에서　심한　굴절이　일어나　전하가　많이　축적되어　열이　많이　발생하여　인접조직에서　화상　및　괴사가　일어남．

④반사：주파수↑→유전율↓，　전도도↑→반사↑→∴MWD에서　반사가　심함．

공기－피부（５０％），피부－지방，지방－근육，근육－뼈의　경계면에서　반사．

→지방－근육　경계면에서　반사　많이　피하지방층에　화상　있을　수　있음．

⑤흡수：유전율이　높고　전도도가　낮은　매질이　전자파　에너지의　흡수량이　많음．근육（유전율↑，전도도↓）이　지방（유전율↓，전도도↑）보다　에너지흡수량이　많아　임상적으로　심부투열치료로　골격근에서　온도상승을　일으킴．

⑥침투깊이：　주파수가　낮을수록，물함량이　적을수록　침투깊이가　깊다．

→∴SWD가　MWD에　비해　침투깊이가　깊고，또한　SWD는　두 개의　도자에서　동시에　나오므로　침투깊이가　깊다고　말할　수　있음．

→SWD는　임상적으로　３cm를　넘지　않고，MWD의　C형　도자로　２cm　거리　두고　도자시　0.8cm　정도임．　피부에　통증느낄　정도의　강도시는　１．８５cm임．

２．고주파　전류의　효과　and　심부열　치료의　생리적　및　치료효과

（１）고주파　전류의　효과

①열효과（thermal effect): 전환열에　의해　국소온도　상승→신진대사　증진，혈류랑　증가，심부통증　완화，근경축　완화，관절강직　감소，심부　교원조직의　신장력　증가　등．조직에서의 열 발생은 혈액 및 근육 등 수분함량이 높은 조직에서는 저항이 낮고 전도도가 매우 높아 상대적으로 전류량이 많기 때문에 선택적으로 열발생이 많아진다.

②비열효과（nonthermal effect): 전기장의　영향으로　미립자가　재배열．진주사슬형성과　관련으로　추정．

（２）심부열　치료의　생리적　및　치료효과

①조직온도상승　및　세포기능증진：　치료효과　얻을　수　있는　조직온도의　범위（４０－４５．５℃），４５．５℃이상시　조직파괴．최소노출시간　５분，최대는　３０분．

②섬유성　교원조직의　신장력　증가：　결합조직의　국소온도가　４０－４５℃에서　조직손상없이　최대신장　유발．

③관절강직의　현저한　감소：열치료시　감소．

④진통작용

⑤근경축　완화

⑥혈류량　증가：　조직의　국소온도　상승에　의한　직접효과에　의한　동맥과　모세혈관의　확장．

⑦악성종양　치료：국소온도를　４２℃이상　올리면　암세포가　죽거나　성장　및　전이　억제．→４３３．９３MHz의　MWD(침투깊이　１０cm)

⑧만성염증의　화해　촉진：모세혈관과　세동맥의　확장에　의해　염증성　삼출물의　흡수　등을　도움．

⑨만성감염의　치유촉진：혈관확장→혈류량　증가→모세혈관　투과성　증가→혈장단백이　혈관　밖으로　나옴→백혈구　증가，항체　증가，신체방어기전　향상→만성감염의　치유를　도움．

⑩창상치유　촉진

２．효과

(1) 열효과

생체조직에서 발생되는 열효과(thermal effect)는 전류의 직접적인 효과와 전자장 효과에 의해서 일어나며 이는 주울법칙(Joule's law)을 따른다. 따라서 조직에서 발생된 총 열량은 조직을 통과한 평균 전류량의 제곱, 조직의 저항, 치료시간에 비례한다.

저전압전류 및 고전압맥동전류는 평균 전류량이 낮기 때문에 열효과를 발생시키지 못하지만 고전압, 고주파 전류를 사용하는 심부투열치료기는 조직 내에서 현저한 열효과를 나타난다.

① 대사에 미치는 효과

국소 조직의 온도가 상승되면 세포에서 화학반응 및 대사율(metabolic rate)이 증가 된다. 화학반응 증가는 세포의 산소 소모를 증가시켜서 영양 공급을 증진시키고 조직의 치유를 촉진시킨다.

② 혈관에 미치는 효과

조직온도의 상승은 혈관확장을 일으키고 이에 따라 모세혈관의 혈류량이 증가된다.

조직의 국소 온도가 42℃ 이상 올라가면 혈관확장이 유발되고 모세혈관의 정수압이 증가되며 혈류량은 휴식할 때보다 4∼5배정도 증가된다.

피부에서 온도 상승에 따른 피부 혈관확장 기전은 국소작용인 화학전달물질 방출, 반사작용인 축삭반사, 척수 반사 등 세 가지 요인이 작용하여 일어난다. 피부 국소 온도 상승은 히스타민류 물질의 방출을 증가시켜 모세혈관을 확장시키며, 열수용체를 자극하여 이를 감지한 감각섬유가 혈관확장을 유도한다, 또한 열수용체로부터의 자극은 척수로 전달되어 자율신경계에 의한 국소 척수반사를 유발시켜 혈관확장을 일으킨다. 이 반사성 혈관확장은 직접 열치료를 적용하기 어려운 부위에 열을 가하지 않고 원위부를 가열하여 치료효과를 얻을 수 있다. 골격근에서의 혈류량은 외부에서 가해진 열보다는 일차적으로 대사조절(metabolic regulation)에 영향을 받는다.

③ 신경근육에 미치는 효과

통증부위에 직접 열을 가하거나 말초신경에 열을 가하면 통증역치가 상승되어 진통 작용이 나타난다. 또한 근경축을 완화시키는 효과가 있는데, 이는 알파운동신경섬유를 흥분 시키는 신경섬유의 활성도를 감소시키거나 감마운동신경섬유의 흥분 감소에 의해 발생한다. 국소온도의 변화는 말초신경의 시치와 기전류를 상승시키고 신경전도속도를 변화시키는데, 보통 조직온도가 10℃ 상승함에 따라 신경전도속도는 1.8∼4 ㎧ 정도 빨라진다.

④ 결합조직에 미치는 효과

조직의 국소온도가 상승은 결합조직의 탄력성(viscoelastic property)에 영향을 미친다. 근육, 건, 관절낭 등 결합조직의 고정, 유착, 반흔 형성 등으로 관절운동능력이 상실되면 결합조직이 점차 섬유성 변화를 일으켜 단축(shortening)이 일어난다. 이에 열을 가하면 섬유성 조직의 물리적 성질이 현저하게 변하여 신장력이 증가하게 되는데, 결합조직은 국소온도 40∼45℃에서 신장운동을 시행하였을 때 조직손상 없이 최대 신장이 유발된다.

(2) 생리화학적 효과

① 살균효과 (bacteriocidal effect)

Wheeler 등(1971)은 전기자극으로 세균의 성장속도가 저하되는데, 이는 미생물의 항상성이 깨져서 세균이 사멸하게 되고 세포막 수송 등의 조절기전 및 효소활성을 비가역적으로 파괴하여 세포내 활성이 억제되기 때문이라고 하였다.

② 체액이동 증진 (fluid shift out of area)

정상 혈액의 pH에서 모든 혈구, 알부민, 등의 혈장 단백질은 음전하를 띠고 있으므로 음극을 활성전극으로 자극하면 부종부위에서 체액의 반발현상이 일어나고 이로 인한 체액의 이동으로 부종이 감소한다.

③ 통증완화 (pain control)

전기자극에 따른 통증완화는 전기자극이 활동전위의 전파를 직접적으로 차단하여 신경이 차단된다는 신경차단설(nerve block), 관문조절설(gate control therapy), 전기자극에 따른 베타 엔돌핀(β-endorlphin), 세로토닌, 노르에피네프린, 도파민 등의 신경전달물질의 방출을 축진시켜 통증을 억제한다는 중추억제설(endogenous inhibition)로 설명된다.

(3) 열 및 화학적 효과

① 신경근자극

전기자극은 독립적인 근수축을 유발시키고 반복적인 근수축에 의한 근력증가, 근섬유 직경 증가에 의한 근섬유 비후, 근육내 효소 활성 증진, 관절운동증진 등의 효과가 있다.

② 조직치유 촉진

전기자극으로 조직 손상부위와 정상조직 사이에 형성된 손상전위차가 회복되고, 손상 주위조직의 미세순환 증가, 림프순환 촉진에 따른 대사활동 증가, 상피세포 이동 촉진 등으로 치유 과정이 증진된다.

③ 부종흡수촉진

전기자극으로 인한 근수축으로 근육의 펌프작용이 증가하여 정맥의 순환이 촉진되며 이러한 작용이 일어나지 않더라도 감각자극에 의해 부종 흡수를 현저하게 촉진시킨다.

３．종류

　（１）초음파 치료　（ultrasound therapy，US)

인간이 들을 수 있는 주파수의 범위는 대략 20~20000Hz인데, 이를 가청주파수라고　한다. 초음파란 소리의 진동중에 인간이 들을 수 없는 고주파로써 20000Hz이상을 말한다. 치료용 주파수는 20~1000kHz로 광범위하게 사용되지만, 물리치료에서는 0.8~1.5MHz를 사용한다.

초음파치료는 도자와 피부를 직접 접촉하여 치료하기도 하고, 수중 또는 전파매체를 이용하여 간접적으로 도자와 피부를 접촉하는 방법이 있으며, 도자를 움직여서 사용하거나, 관절 등의 한 부위만을 고정시켜　치료하는 방법이 있다. 치료주파수는 0.8~1.5MHz이며, 치료시간은 5~20분 내외이다. 초음파 치료는 뼈에 많은 열을 발생하며 심부열효과, 기계적 효과, 즉 순간 마사지효과, 화학적 효과 등이 있다.

　1)치료효과

①관절구축，유착，반흔　조직의　신장／　②관절강직의　감소／　③통증　및　근경축　완화／　④염증수복　및　치유　촉진／　⑤칼슘침착의　흡수／　⑥살균효과／　⑦골절치유

　2)적응증

①관절구축　및　유착

　；고정，외상，류마티스성　관절염，퇴행성　관절염　등에　의한　관절구축

　；근육　단축，섬유증으로　인한　구축

　；외상，피부질환에　의한　구축　및　반흔조직

②관절강직

③통증　및　근경축을　동반하는　질환

　；어깨의　통증이나　요통，근막통증　증후군　등의　근골격계　통증

　；대상포진，교감신경　기능장애에　의한　통증，신경통　등의　신경계　통증

④급성　및　만성　염증성　질환과　창상

⑤말초혈관　장애

（２）단파투열치료（shortwave diathermy, SWD)

단파투열치료는 고주파전류에 의한 심부투열치료이다. 전자장의 유도선을 통해서 인체에 공급할수 있으며, 유도전선은 북모양, 팬케이크모양 또는 원형의 코일을 만들어　사용한다. 주파수는 30~300MHz,파장 1~10cm이나, 물리치료용인 경우는 주파수 27.12Mhz,파장 11m와 주파수 54.24Mhz,파장 6m를 사용한다. 단파투열치료의 장점은 다른 고주파나 초음파보다 일시에 광범위한 부분을 치료할　수　있고, 안전범위가 넓으며, 열의 강도를 피부감각으로 파악할수 있다. 적용방법은 전자장법과 콘덴서법이 있다. 치료용량은 Lshmann이 말하는 가열사용량으로 에너지×시간×횟수이다. 출력은 50~200mA를 사용하며, 치료시간은 보통 15~30분이다. 치료효과는 통증감소 및 근경축감소, 세균탐식작용(소염작용), 혈관확장, 심부투열 등이다.

1)치료효과

①통증완화，근경축　완화　②만성염증의　치유　및　창상치유　촉진　③섬유성　조직의　신장성　증진

2)적응증

①근골격계　질환

염좌，근파열，건파열，인대파열，관절낭　손상，퇴행성　관절질환，만성관절염，관절강직，구축，혈종

②만성　염증질환

간초염，활액낭염，점앵낭염，농양，부비강염

（３）극초단파투열치료 (microwave diathermy, MWD)

극초단파투열치료는 전자파를 이용하는 것으로써 안테나, 반사경을 통하여 인체에 전파를 발생하고, 전파가 인체를 투과할 시에 조직과의 마찰 및 전파열에 의해 심부조직에 열을 발생시키는 치료이다. 주파수 300~3000MHz, 파장 1~0.1m이다. 물리치료용인 경우는 주파수 2,450MHz, 파장 12cm 또는 주파수 434MHz, 파장 69cm를 사용한다.

적용방법은 도자 A,B형(=hemispherical directors)과 도자 C,D형(=corner angle directors)이 있다. 치료는 도자(director)선택, 용량선택, 피부와 도자와의 거리(5~7cm)를 결정한 후에 실시하며, 치료시간은 15~20분이다.

1）치료효과

①혈류량　증진／　②섬유성교원조직의　신장력　증가／　③관절강직의　현저한　감소／　④진통작용／　⑤근경축　완화／　⑥만성염증　및　만성감염의　치유　촉진

2)적응증

①연부조직의　구축／　②통증　및　근경축을　동반하는　질환／　③아급성　및　만성　염증질환／　④악성종양

ultrasound in contemporary physiotherapy practice -2008. Tim Waston (ultrasonics)

ultrasound in soft tissue repair

회복과정 동안 초음파의 효과는 세포에서 일어나고 있는 단계에 따라 달라진다.

손상 후 바로 일어나는 출혈 기간 동안에는 국소적으로 혈류 흐름을 증가시킬 우려가 있으므로 일반적으로 초음파가 부적합하다. 그러나 일단 급격한 출혈이 멈추면 가능한 빨리 초음파를 사용하기 시작하는 것이 적절하다. 염증기 동안 초음파는 탐식작용이 있는 비만세포,혈소판,백혈구 및 대식세포를 자극하는 효과가 있다. 예를 들면 초음파의 적용은 비만세포의 탈과립을 유도하고, 염증매개물질인 프로스타글란딘과 류코트리엔 합성의 선구자인 아라키돈산을 방출하게 한다. 이러한 세포들의 활성을 증가시켜서, 치료적 초음파의 전체적인 역할은 항-염증 이라기 보다는 친-염증(염증 촉진)이다.

이러한 작용의 장점은 염증과정을 ‘증가’시키는 것이 아니라 ‘염증의 옵티마이저’ 역할을 한다는 것이다. 염증 반응은 효과적인 조직의 치유에 필수적인 것이고, 이 과정을 효과적으로 완성할수록 더욱 성공적으로 조직은 다음 단계로 진행할 수 있다.(증식기) 초음파의 항염증 효과를 증명해 보이려고 시도했던 연구들은 대부분 실패했다. 초음파는 염증기의 상태를 촉진시키는 효과가 있고, 그렇게 함으로써 전체적인 치유과정을 촉진시킨다.

증식기(반흔 형성) 동안에도 주요한 활동 타겟은 이제 섬유아세포, 상피세포, 근섬유세포이지만 초음파는 역시 자극 효과(cellular up-regulation)을 가진다. 이 세포들은 반흔 형성기 동안 정상적으로 활동하는 세포들이고, 초음파 ‘염증 촉진’과 같은 방식으로 ‘증식 촉진’ 역할을 한다. -정상적인 증식기를 바꾸지 않고 그것의 효율성을 극대화시킨다. -최적의 방법으로 필요한 반흔 조직을 만들어내면서. Harvey 등은 낮은 강도의 맥동 초음파를 적용시 단백질 합성이 증가되는 결과를 입증했고, 여러 연구결과에서 섬유조직형성과 콜라겐 합성이 증가됨이 보고됐다.

현재는 증식기에 꼭 필요한 요소인 혈관생성 반응과 관련된 초음파의 잠재적인 역할이 관심이 집중되고 있다. 후학의 연구가 필요한 부분이다.

초음파는 반흔 조직의 재형성에도 영향을 미치는데, 새롭게 형성되는 교원섬유들을　적절한 방향으로　재정렬시키고, typeⅢ 섬유를 더 우세한 typeⅠ섬유로 교체하여 장력을 증가시키고 반흔 유동성을 증진시킨다.

초음파는 염증시,　증식기, 재형성기 모두에 작용하여 일련의 회복 과정을 효과적으로 자극하고 증진시킨다. 조직에서 정상적으로 치유 과정이 일어나고 있다면, 초음파를 적용시 이 과정을 가속화 하게 되고 회복의 종점에 더 빨리 다다를 것이다.

초음파가 흰쥐의 반흔조직 회복에 미치는 영향

2001. 대한물리치료학회지

일반적으로 연부 조직의 창상치유는 일련의 통합된 단계에 따라 각 단계에서 세포들이 특수하게 역할을 하여 창상수복이 이루어진다. 창상치유 과정은 염증기, 증식, 재형성기의 3단계로 나누어지는데 염증기 이후의 증식기에서는 여러 가지 화학적 인자의 영향을 받아 섬유모세포가 증식하여 콜라겐과 기타 반흔 조직 합성에 필요한 단백질 등을 생산하며, 손상 3일이 경과하면 섬유모세포에서 분비한 콜라겐과 기질이 육아조직을 형성하기 시작하며, 많은 모세혈관이 형성된다.(Cheng, 1982). 섬유아세포에 의한 교원질 합성이 계속해서 증식함에 따라 상처의 장력이 교원질의 합성 비율에 따라 빠르게 증가한다. 장력이 증가함으로써 섬유아세포의 수는 감소되어 재형성기로 접어 들어간다. 성숙 재형성기는 손상 후 9일 정도에 시작하여 6-12개월 정도에 이르는 기간으로 섬유모세포의 수는 감소하고 콜라겐은 재구성되어 더욱 단단해지고 증가되었던 혈관이 폐쇄된다. 장력의 영향으로 교원섬유의 재정렬이 이루어지고, 계속적인 콜라겐의 분해와 합성이 발생하여 반흔 조직의 장력이 안정되게 증가하며 증가된 스트레스와 좌상으로 교원질 섬유가 긴장선에 평행하게 최대의 효율성을 가지는 위치로 재정렬한다(Prentice,1994).

상처의 치유에 대한 초음파의 효과를 보면, 손상 후 48시간 안에 초음파를 사용하였을 때 치유과정을 촉진하며, 0.2W/㎠의 저강도 초음파는 sodium과 calcium 이온에 대한 세포막의 투과성을 변화시키는 비열적 효과를 생산한다고 하였고(Prentice,1994), 만성 염증기에 사용된 초음파는 가열을 통해 통증을 감소시키고, 치유를 위해 혈류를 증가시키는데 효과가 있다고 하였으며(Ziskin,1990), 증식기에 사용된 초음파는 세포분열을 자극한다(Ramirez,1997). 재형성기에 사용된 초음파는 주로 열 효과로 인한 혈류 증가, 대사율의 증가로 인해 손상 부위의 치유를 촉진하기 윙해 필요한 영양을 공급하고 증가된 림프 순환을 찌꺼기의 제거와 분해를 보조한다고 보고하였다(이재형,1995).

급성염증과 만성염증 사이의 차이점은 섬유아 세포의 증식의 정도로 만성염증에서는 염증의 지속에 따라 보다 더 많은 섬유아 세포가 형성되고 더 많은 교원이 생성되며 상흔 형성은 더 확장되어진다(Leadbetter,1990).

상처의 치유를 촉진시키기 위해 온열인자를 적용했을 때 교원섬유에 미치는 효과에 대한 여러 실험들이 있었다. Harvey와 Mortimer의 연구에 의하면, 치료적인 초음파의 사용이 각 조직의 아교질 생성의 증가가 있었다고 보고하였으며, 건을 대상으로 한 동물 실험 연구에서 섬유모세포의 증식과 아교질 생성 및 성숙이 증진되었다고 보고하였다(Best, 1993)

염증기부터 치료가 시행된 군에서도 34.8% 정도의 아교질 농도의 증가가 있었다고 하였다.

Gum 등의 연구에서도 손상 다음날부터 14일간 초음파, 레이저 전기자극치료를 시행하여 손상 부위의 아교질 양이 23% 정도 증가하였다고 보고하였다(Harver,1998).

증식기에 초음파를 적용하면, 초음파는 세포분열을 자극한다(Ramirez,1997)고 하였고, Best에 의하면 이 시기는 섬유모세포의 증식이 주가 되는 시기로 아교원 섬유와 아교 섬유들의 생성이 왕성하다고 하였다(Best, 1993). 황 등의 연구에 따르면, 증식기에 초음파를 치료한 군에서 대조군에 비해 55.7%의 아교질 농도의 증가가 있었으며, 증식기(손상 후 5일후부터)에 초음파 치료를 행했을 때 치료 직후 섬유모 세포들의 수가 대조군에 비해 증가된 경향을 보였으며, 교원섬유의 배열에 관한 관찰에서 증식기와 성숙기에 초음파를 적용한 군에서 규칙적인 교원섬유의 배열을 보였다고 하였는데 이들은 증식기의 저강도 단속적 초음파 치료의 시행이 조직학적으로 섬유모세포들의 출현을 증가시키고, 이것으로 인해 교원 섬유들 중 Ⅰ형 및 Ⅲ형 아교질 총량이 지속적으로 증가하였다고 보고하면서 이 시기의 초음파 적용이 치유증진의 가장 적절한 시기라고 하였다(황지혜 등,2000).

성숙기에 시행된 초음파 치료 후 아교질의 농도를 보면 증식기에 초음파를 투여한 군이나 대조군에 비해 유의한 차이를 보이지 않았다는 보고를 하였다. 이들은 증식기에 적용한 초음파가 보다 많은 섬유모세포의 침윤을 유도해내며, 성숙기에 시행한 치료는 아교질 생성이나 조직학적 소견에 의미있는 영향을 주지 못한다고 보고하였다(황지혜 등,2000).