극초단파투열치료(Microwave Diathermy)

[테라피 리더]

제15장 극초단파투열치료(Microwave Diathermy)

▶주파수: 300～30.000MHz

▶의료적 주파수: 2,450MHz, 915MHz, 433,9MHz

▶극초단파치료시 가장 많이 사용하는 파장: 12.25cm

Ⅰ. 극초단파의 전기물리학적 기초

 1. 극초단파의 특성

 󰋭빛의 속도로 진행, 진공을 통과

 󰋭성질: 반사, 산란, 굴절, 흡수(→치료에 이용)

 2. 극초단파의 발생

  1) 자전관            cf: 초음파→변환기

   󰋭극초단파: 자전관(마그네트론, magnetron, 진공관, 2극관)과 조합된 진동회로를 통하여 인위적으로 얻어짐.

   󰋭위상: 공동을 따라 진행하는 극초단파전계의 위상: 180°변화

  2) 극초단파의 전송:

     자전관(에의해 발생된 극초단파전류)→공진 동조회로(유입)

     →동축케이블(co-axial cable)→안테나(이송)→반사경(송출)

  3) 출력에너지조절: 자전관의 양극전류 조정(전계의 강도를 조절)

    󰋭사용할 때마다 공진회로 동조시킬 필요 없다.

      (∵자전관 내부에 이미 동조되어 있는 공진회로 삽입)

    󰋭양극전류는 지연회로를 사용하여 음극이 가열되는 시간에 맞추어 전류가 흐르도록 조절되어 있다.

    󰋭자전관은 강력한 냉각장치 내부에 있다.

       (∵일반진공관에 비해 열발생 多)

    󰋭예열시간은 보통 3～4분 정도

Ⅱ. 극초단파치료에 영향을 주는 요소들

 1. 주파수가 조직온도 상승에 미치는 효과

   ┏주파수↑ ⇒ 열효율↑ ⇒ 침투깊이↓ ⇒ 표면가열

   ┗주파수↓ ⇒ 열효율↑ ⇒ 침투깊이↑ ⇒ 심부가열

   󰋭조사E中50%이상 상실→생물학적 효과 유발 ✗

   󰋭반사는 접촉형도자로 최소화

   󰋭피하지방과 근육의 경계면 반사 多

 2. 조직의 물리적 상수가 조직온도 상승에 미치는 효과

   󰋭조직의 온도상승분포는 극초단파가 통과하는 조직의 흡수 능력∙

      전파특성에 따라 달라짐←매질의 유전상수나 비저항, 전도도에 의존

 3. 피하지방의 두께가 조직의 온도상승에 미치는 효과

┏연부조직 두께가 아주 얇은 관절→(관절온도상승>피부온도상승) 

 ┗피하지방양 중간정도인 사람→근육에서 가장높은 온도상승

┏주파수높으면(2,450MHz)→근육-뼈의 경계면에서 정지파&E반사

 ┗주파수낮으면(900MH나 그 이하)→열점 형성 ✗

  ■ 차단작용: 근육조직에서의 극초단파 파장과 뼈의 직경을 비교했을 때 뼈의 직경이 극초단파의 파장에 비해 클 때 상대적으로 더 많이 나타난다.

  ※주파수↑⇒파장↓⇒근육과 뼈의 경계면에 정지파(=정상파)와 E반사↑

4. 수분의 함유량이 침투깊이에 미치는 효과

  ┏수분함량↑ ⇒ 에너지흡수↑ ⇒ 침투깊이↓

  ┗수분함량↓ ⇒ 에너지흡수↓ ⇒ 침투깊이↑

  ┏함수량이 작은 조직일수록 극초단파 투과 어렵다.

  ┗함수량이 많은 조직일수록 극초단파 잘 투과된다.

  󰋭지방(함수량↓) ⇒ 극초단파 잘 투과

  󰋭근육(함수량多) = 전도도↑ = 유전율↑ ⇒ 침투여렵다.

  󰋭지방층의 이상가열(∵근육층의 표면에서 극초단파의 상당량 반사)

  󰋭침투깊이 길어질수록 E 감소이유?

    ① 조사 안테나로부터 투과된 E의 침투깊이가 길어질수록, 즉 안테나로부터 거리가 멀어질수록 빔의 분산으로 투과면적이 넓어지기 때문.

    ② 극초단파가 조직속으로 침투되면서 열E로 전환되기 때문.

 5. 생리학적 반응이 미치는 효과

  󰋭최고온도 도달후 극초단파를 계속 조사해도 조직의 온도↑✗

    → 이유? 혈액의 냉각작용에 의해 오히려 온도 감소경향

  󰋭에너지가 투과하는 깊이에 따라 피부, 피하지방, 근육 등

    → 혈액순환의 증가

  󰋭극초단파는 단파에 비해 투과심도가 낮기 때문에

  󰋭심부의 혈류량은 단파에 비해 작다.

 6. 피부표면으로부터 0.5～2cm 범위내 금속삽입물→열집중

Ⅲ. 극초단파의 임상적 적용

 1. 극초단파 투열치료 도자의 종류와 특성

  1) 접촉형 도자

A형 도자 (직경-9.3㎝)      4inch	복사분포(beam의 형성)이 원형(도우넛 형태)로 가운데가 최대강도, 불규칙∙볼록한 작은 부위 치료적합, 중심부가 1/2(50%)강도, 안테나 바로 밑→중심부가 최대강도	1극 안테나 반사경: 반구형 최대강도 링중심부 빔(beam)-원형도넛 (불규칙.볼록,돌출, 좁은부위치료)
B형 도자 (직경-15.3㎝)       6inch	치료면적 20㎝정도 A형보다 크고, 빔의형성:원형 치료부위는 A형 도자와 같음
C형 도자 (파장-6.1㎝)	두 개의 작은 장방형의 판을 C형으로 조립한 모서리 반사경을 갖는 조사도자, 반파장, 치료부위 좁고 평편 오목한 부위	2극 안테나 반사경: 직사각형 최대강도 중심부 빔(beam) - 타원형 (평면∙오목부위치료)
D형 도자 (파장-6.1㎝)	C형 도자와 비슷, C형보다 크다. Disuse!!-넓은 곳에도 사용가능
E형 도자 (파장-12.2㎝)	장방형의판을거의직각으로서로접촉 beam:타원형 치료부위 편평∙오목ㅂ위

  2) 비접촉형 도자

Q. 복사강도가 중심부로 갈수록 커지는 조사도자? C. D. E

Q. 돌출부위? A. B      Q. 편평∙오목? C. D. E

Q. 비교적 넓은 곳 치료부위? D

Ⅲ. 극초단파 투열의 임상적 효과

 1. 치료적 효과(단파와 비교):

	단파	극초단파
1. 침투깊이	보다 깊다.	깊지 않다. (대부분 표면조직에서 효과)
2. 치료부위	사지 양측면 동시가열	사지의 한쪽면만 조사
3. 효과	광범위한 조직병변	국소적인 조직병변

  

  ▶극초단파→감염

   (혈액순환↑⇒백혈구수↑⇒식균작용활성화⇒방어기전 촉진)

 2. 금기증(위험사항)

  1) 피부 표면 0.5～2cm 범위내의 금속삽입물

  2) 남성의 생식기

  3) 출혈성부위 또는 혈우병

  4) 악성종양

  5) 조혈조직

  6) 중정도 이상의 부종

  7) 심장의 페이스메이커나 보청기부착환자,

  8) 성장기 뼈

  9) 결핵환자

 10) 감각상실 부위

 11) 임신

 12) 비만증

 13) 정맥혈전증 혹은 정맥염

 14) 최근 방사선 치료를 한 환자

 15) 진통제 치료 환자

 16) 혈압 이상

 17) 피부이상 ...

장점	단점
① 단파에 비해 적용간편 ② 열을 정확하게 국소적용 ③ 기계의 작동 간단 ④ 전극을 부착 ✗→환자 편안 ⑤ 낮은 주파수의 극초단파  →근육의 선택적인 가열가능	① 단파에 비해 심부조직 가열 小 ② 관절의 한쪽 면만 가열 ③ 환자에게 조사된 E측정→✗ ④ 피부 화상→급속히 일어남

 3. 극초단파 투열의 장∙단점

 4. 극초단파 투열의 적용량

 ┏극초단파의 출력계기→환자에게 투여되는 E의 출력양 ✗

 ┗조사도자로부터 방출되는 E의 최대 출력의 %임.

 5. 치료시간: 조사량의 크기를 결정하는데

    전유효투여량(전투여E)=에너지밀도×유효치료면적×치료시간

   󰋭일반적 치료시간: 5-30분, 충분한 조직온도상승: 20분 전후

Ⅳ. 맥동 단파

 - 창상치유나 재생효과 ( 손상부위는 정상적으로 탈분극이 이루

   어지지않는데 전자장이 이온의 흐름에 영향을 주어 손상세표의

  전위는 정상으로 회복시키는데 도움을 주어 세포막 및 세포의

  전위를 정상으로 회복시키는데 도움을 주어 세포막 및 세포의

  이온,분자들을 탐식작용,효소활성,세포막수송등을 촉진 )

 - 적응증

  외상,수술창,통증,근경축완화,염증질환,퇴행성질환,말초신경손상

 - 장점

  외상 ,감염 및 급성기 질환에도 치료 가능

제16장 초음파치료(Ultrasonic Therapy)-W/㎠

▶기계적에너지→전기에너지, 전환열 이용한 치료

Ⅰ. 초음파치료기의 구성

 1. 초음파 발진기: 전기적 신호 일으킴, 진동을 구동

 2. 전기-음향변환소자┏자왜

                     ┗압전기효과 이용

  1) 자왜진동자

  󰋭자왜현상: 자성체를 자화시키면, 자성체는 자화의 방향으로 신장 혹은 축소

  2) 전왜진동자

   ┏압전기현상(=압전효과): 결정체에 압축력 또는 신장력→전기분극

   ┗역압전기효과: 결정체에 전계를 인가→ 결정체는 압축 또는 신장

     ↳Q. 초음파 발생의 기본원리.

       Q. 역압전효과 발생되는 곳? 변완회로(변환기)

   ┏종효과: 전계와 신축의 방향이 일치

   ┗횡효과: 전계외 신축의 방향이 서로 직각

   ■ 초음파진동: 교류전압→결정체→결정체 신축(결정체의 고유주파수와 일치)→강한 초음파 진동 발생

   Q. 초음파치료시 에너지 변환장치로 쓰이는 것은?

      수정(quartz crystal), 로셀염(Rochelle salt), 티탄산바륨, 티탄산질콘연

Ⅱ. 초음파의 전기물리학적 성질

 1. 음파와 초음파의 정의

  1) 가청음파 혹은 가청주파수: 16-20,000Hz

  2) 초음파┏사람의 귀로 들을 수 없는 정도의 높은 음파

           ┗사람이 듣는것을 목적으로 하지 않고 사용하는 음파

  Q. 초음파의 매질사용 이유? 도자와 신체 사이의 공기제거

  Q. 초음파 치료시 도자와 환자의 조직사이의 매질? 광유 혹은 증류수

 2. 음의 전파

 3. 음파의 진동과 파형

 ┏종파: 음파의 진행시 매질이 액체나 기체인 경우, 인체의 연부조직

 ┗횡파와 종파: 음파의 진행시 매질이 고체인 경우, 치밀골→횡파

 ∴횡파는 오직 뼈에서만 발생.

 4. 음압과 음파의 세기

  ┏음압: 매질의 진동적인 압력변화

  ┗음파의 세기: 음이 전파될 때 단위면적을 단위시간에 수직하게 통과하는 E.

 5. 음파의 감쇄-by 조직의 성질, 주파수, 매질의 종류, 전파 길이

󰋭감쇄: 음파가 매질을 통과하면서 강도와 진폭이 점점 작아지는 현상

          도자로부터의 거리가 멀수록 커지고 강도가 진폭에 비해 빠르게 감쇄, ∵강도가 진폭의 제곱에 비례.

  󰋭반가층: 음파가 감쇄시작해 음원에서 조사된 크기의 1/2 지점

  Q. 주파수 높을수록 투과 반가층 작아지는 이유?

     주파수 높을수록 흡수량 커지기 때문

  ┏확산감쇄: 음파세기→음원으로부터의 거리의 자승에 반비례 감쇄

  ┗흡수감쇄: 액체의 점성∙고체의 내부마찰→음의 E가 열로 변하는 것에 의한 감쇄

  󰋭흡수감쇄는 조직의 수분함유량에 반비례, 단백의 함량에 비례(혈액-3%<지방<신경<근육<피부<건<연골<뼈-96%,초음파 감쇄)

  󰋭흡수계수는 주파수가 높을수록 그 값이 커진다.

  󰋭물리치료에서 사용하는 초음파 주파수 범위: 1～3MHz

    (∵주파수↑→열전환효율↑, but 침투깊이↓)

  󰋭초음파의 유효투과 깊이: 표면강도의 절반=반가층까지의 조직

 6.┏간섭장(=근위장): 도자표면으로부터 투사된 초음파가 전파되

   ┃               면서 서로 간섭을 일으키는 지점까지의 범위.

   ┃               위상의 차이에 의한 간섭→강도 떨어트림.

  ┃※근위장의 거리┏조사도자 반경의 제곱(r²)에 비례,

   ┃               ┗파장에 반비례.

   ┗비간섭장(=원위장): 위 지점을 지난 빔의 강도 일정한 분포 주위

 7. 치료용 도자의 크기에 따른 빔특성

  ※ 방산각: 초음파 빔이 전파되면서 옆으로 퍼지는 각도

          ┏조사도자의 크기와 주파수에 반비례

          ┣도자의 직경에 대한 파장의 비율에 비례

          ┗[변환기의 직경<파장] ⇒ 큰 각도의 방산일어남 

 8. 전단파(⇠횡파) : 경계면에서 선택적 흡수(열로전환)⇠산란(불규칙↑)

    ※연부조직과 뼈의 경계면에서 입삭각 약 45～60°일 때 최대

    골막통: 골막과 뼈의 경계면┏초음파 E의 70%반사

                              ┗초음파 E의 30%흡수(→열)

   →골막의 갑작스런 열 상승: 혈관빈약→열분산방해→골막통

 9. 가열통증: 얇은부위(예-☞,󰏉)-반대쪽 공기와 부딪혀 돌아와 열전환

           ※공기중∙밀착✗→변환기로 초음파 반사→뜨거워짐

             [매질필요&변환기와 피부밀착→입사각:90°]↲

10. 초음파 강도의 측정

  1) 초음파의 강도: W/cm²

  2) 심부조직 강력 치료효과 발생 평균 초음파강도 최소: 3～4W/cm²

     예. 조사도자의 방사표면 10cm²→최대 총 출력: 30-40W

  3) 방사표면이 큰 도자가 바람직, 5cm↓→심부치료✗

  4) 추천 치료용도자: 7～13cm, 펄스파출력시 펄스모양: 직삭각형

Ⅲ. 초음파 치료에 영향을 미치는 요소들

 1. 캐비테이션(Cavitation)-초음파의 기계적 효과

    초음파의 강도가 가장 약→조직의 공동내에 가스 꽉참→압박에 의해 공동들이 찌뿌러지거나, 충격파의 형태로 높은 E농축 혹은 기포 커짐

    초음파적용(온도↑)→캐비테이션, 적절한압사용→파괴작용 방지

 2. 가열패턴

  1) 상대적 가열패턴: 온도상승이 조직에 따라 차이남

                      E의 열전환-피하지방↓<근육↑  

     ※초음파는 단파나 극초단파를 사용했을 때보다 근육이나 다른 연조직에 침투되는 침투깊이가 깊고, 표면조직에서의 온도상승이 상대적으로 작다. 조직사이경계면 선택적 가열

       ⇒ 가장 효율적인 심부투열기

  2) 선택적 가열: 특정조직을 선택해 가열.

 3. 연부조직 두께

   󰋭연부조직이 ┏8cm이하인 부위: 강도 낮게, 시간 길게

                ┗그 이상: 강도↑, 시간 좀더 길게        

   󰋭뼈의 바로 앞 관절조직을 적당히 가열목적: 5～10분 적용

 4. 국∙시: 급속 삽입물과 관계 가장 먼 치료? 초음파

Ⅳ. 초음파의 생물리학적 효과

 1. 마이크로마사지 효과

 2. 신경조직에 미치는 효과

 󰋭신경의 감수성: B섬유>C섬유>Aδ섬유(가장둔감)

 󰋭초음파→신경조직:신경전도속도감소(by기계적∙화학적효과, 열적효과 ✗)

초음파 강도	전도속도 증감
0.5W/cm2	운동신경의 전도속도 ↑
1～2W/cm2	신경의 전도속도 ↓
3W/cm2	신경의 전도속도 ↑

 󰋭초음파 강도와 신경전도속도의 관계

 󰋭초음파와 신경조직의 변화

  ① 초음파에대한 민감(파괴되기쉽다): 신경의 세포체>대뇌피질

                                      백질>대뇌피질

                                      섬유로>세포핵

  ② 백질에 있는 섬유로들은 신경세포체의 파괴가 없는 상태에서도 손상이 일어날 수 있다.

  ③ 모든 신경의 구성성분이 파괴되도 순환계는 파괴되지 않을 수 있다.

 󰋭CNS의 초음파 적용은 매우 신중히!, 아주 낮은강도로!

 󰋭CNS는 PNS와는 달리 기계적 효과보다 열효과에 더욱 민감하므로 펄스형 초음파를 사용하는 것이 좋다.

 󰋭척수반사(신장반사) 감소

 3. 화학적 효과

    초음파→히스타민이나 프로스타글란딘의 염증부위 유출→혈관확장→   세포투과성 증가→모세혈관투과성증가→백혈구나 면역방어 활발

    1MHz(13～3W/㎠)→근육: ATP & 인산크레아틴 감소

 4. 전기적 효과: 초음파→거대분자→압전효과(압축∙신장)

                →허혈∙동통제거

 5. 약물에 대한 효과(=초음파영동법)

  물,알코올,글리세롤 혹은 수성 파라핀과 같은 매질에 1약물: 10매질

Ⅴ. 초음파의 적용기술

 1. 매질의 선택: 매질의 온도와 형태에 크게 영향

 2. 변환기(헤드)의 적용법

  1) 고정법: 자주사용✗-∵국소부위 빠른 온도상승,  온도조절 어렵다

             부둑이한 경우의 강도→1W/㎠이하로 조절

  2) 이동법: 비교적 짧게, 1inch(2.5㎝)/sec, 서로 겹치게, 수직

       ↳평행이동법, 원형이동법, 10～15°이하→거의 효과 ✗

  3) 수중치료법: 직접접촉 곤란한 뼈돌출부∙오목부위, 가능하면 물은 끓인 후 식혀 기포 제거. 10㎝ 內, 1-2㎝정도 적당

 3. 치료강도와 최대허용범위

 󰋭강력한 효과 목적:

    최대한 참을 수 있는 수준 바로직전까지 온도상승 

   =환자가 통증을 짧게 느낄 때까지,그후 출력약간↓

   =치료부위의 크기(조직 양 동일한 출력 유지하면서 증가)을

  󰋭경찰법: 3.0W/㎠ 전∙후

  󰋭고정법: 1.0W/㎠이하

 4. 치료시간 및 치료빈도: 최소 3～7분∙1일1회∙2주, 얼마쉼→다시

Ⅵ. 초음파의 임상적 치료

 1. 초음파영동법을 이용한 치료(세포의 투과성 변화 이용)

  1) 표면→1.5～3MHz의 고주파 사용

  2) 심부→낮은 주파수 사용

  3) 농도: 10%

  ★ 이온도입법과 초음파 영동법의 차이

	이온도입법	초음파영동법
투과깊이	표재성	최소 5cm
투과약물 성질	전기적 양성 혹은 중성	전기적극성관계無,분자자체
투과기전(도입)	전기적 반발력	세포막의 투과성 증가

 

  4) 근경련의 치료:

   초음파 적용시 42℃ 전∙후 G.T.O로부터의 흥분발사 증가, Ⅱ군섬유로부터의 흥분발사감소, 피부온도상승→근방추에 대한 r운동신경섬유의 활동감소→α운동신경의 흥분억제→근경련완화

  5) 신경종, 석회화건염-hydrocortisone

  6) 혈종의 치료

     혈종의 생성초기(48시간이내)에 3MHz의 초음파를 낮은 강도로 혈종부위에 적용→삼출물의 기질화 예방, 얼음, 압박, 혈종부위의 거상 등 함께 적용시 더 효과적.

 ┏혈종이 근육사이 존재→통증과 삼출성 유착의 원인

 ┗혈종이 근육내 존재→근육의 골막부착부의 열상 원인

 2. 적응증

  ① 유착 ② 동통과 근경축 ③ 포진 후 신경통 ④ 신경종

  ⑤ 외상성 전슬개골 신경통 ⑥ 석회성 건염, ⑦ 혈종

  ⑧ 종창 ⑨ 활막염 ⑩ 족저 사마귀

 3, 금기증

  ① 뇌 및 척수 ② 눈 ③ 생식기관 및 복부기관 ④ 임신

  ⑤ 급성감염 혹은 패혈증 ⑥ 종양 ⑦ 심부장사선 조사환자

  ⑧ 심부 정맥혈전증 혹은 동맥질환 ⑨ 혈우병

  ⑩ 패결핵 혹은 골결핵 ⑪ 감각마비부위