[논문]초음파 치료 시 초음파 세기 변화에 따른 생리적 효과 연구

김성민; 이만표; 최병철; 최상혁; 배하석; 정회승; 박성윤

doi:10.9718/jber.2008.29.1.040

초음파 치료 시 초음파 세기 변화에 따른 생리적 효과 연구
A Study of Ultrasound Rehabilitation Therapy: Physiological Effects by Change of Ultrasound Intensity 원문보기

Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering, v.29 no.1, 2008년, pp.40 - 45

김성민 (건국대학교 의료생명대학 의학공학부) , 이만표 (건국대학교 신기술융합과) , 최병철 (춘해대학 의료공학과) , 최상혁 (건국대학교 의료생명대학 의학공학부) , 배하석 (이화여자대학교 의학전문대학원) , 정회승 (주성대학 보건행정과) , 박성윤 (식품의약품안전청)

Abstract ▼ AI-Helper

Therapeutic ultrasound which is developed for rehabilitation therapy have already been used for healing joint contracture, synechia, acute and chronic inflammatory diseases. Medical devices for pain-relief and healing using therapeutic ultrasound are actively being developed. This study measured the change of PTT with the transmitted ultrasound through the human body to find out the increase of compliance of blood vessels. Measurement method of PTT in this study is employed as useful ways to acquire physiological information of patients in the clinical case in order to measure the change of mechanical characteristics of blood vessels. This study confirmed the PTT change of rehabilitation patients through the thermal effects of ultrasound by using PTT and also found that it is possible to increase PTT by adjusting the warm water and ultrasound. The increase of PTT means the decrease of the pulse wave velocity from the cardiovascular system to the peripheral arteries. The physiological effects occurred using the warm water and ultrasound.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

조절 할 수 있는 초음파 발생기로 구성되어 있다. (그림 3) 본 실험에서 이용된 초음파 수조는 팔 또는 다리를 수조에 담그 고 1.1MHz의 초음파를 인가하여 초음파의 출력, 초음파 인가 시간, 수온 등에 따른 생리적 특성의 변화를 파악하는 것을 목적으로 제작되었다. 바닥면의 형태는직사각형이며, 바닥면에는 3개의 초음파 진동자가 설치되었다.
본 연구는 초음파의 세기로 인한 PTT의 변화량을 측정하였다. 연구에 참여한 마비환자의 연령에 따른 혈관의 혈류량 및 혈관의 상태 등이 다를 것으로 판단되지 만, 초음파 투사로 인한 혈관 확장의 효과를 확인하는데 있어서는 무리가 없을 것이라 사료된다.
본 연구에서는 인체에 투사하는 초음파의 세기에 따라 PTT의 변화를 측정함으로써 , 혈관의 유순도의 증가를 판단하고, 재활 치료 시 안정적이고 효과적인 세기를 사용한 초음파의 이용에 대해서 연구하고자 한다.

제안 방법

간이수조에 담긴 물은 27℃의 일정한 온도로 유지되도록 하였으며 수온으로 인한 PTT의 변화를 측정하였다.
9cm가 된다[9]. 본 연구에서 초음파 수조의 매질은 물로 사용하였으며, 진동자와 팔의 거리는 약 1~2cm가 되도록 수조 내 부가 설계되었다.
실험은총5 단계로나누어 실행하였으며, 3분의 투사 시간과 5분의 휴식을 통하여 각 실험 단계를 구분하였다. 실험 시 실험환경을 동일하게 유지하기 위하여 실험장소의 실내온도를 약21 ℃로 유지하였고, 간이수조는 27 ℃ 의 물이 일정하게 유지되도록 하였다.
담그고 초음파를 투사하였다. 초음파는 손목에서 팔꿈치 까지 3개의 진동자를 통하여 전체적으로 투사를 하였으며, 각 단계가 끝나면 PTT를 측정하여 기록하였다. 휴식시간 5분이 종료될 때각 단계의 영향이 최소화된 것을 확인하기 위하여 PTT를 재 측정하여, 최초 측정한PTT와 비교한 후 다음 단계 실험으로 진행하였다.
초음파의 세기를 단계별로 변화시키면서 맥파전달 시간(PTT)을 측정하였다. 피실험자의 평싱시의 평균 PTT는 219.
초음파의 세기에 따른 PTT의 변화량과 수온에 따른 PTT의 변화량을 측정하였다. PTT가 증가할수록 혈관의 유순도가 증가하는 것을 알 수 있었으며, 이는 혈관 확장으로 인해 혈류가 증가한다는 것을 판단할 수 있었다.
피실험자는의자에 앉은상태에서 왼팔의 손목에서 상완까지 온수에 담그고 초음파를 투사하였다. 초음파는 손목에서 팔꿈치 까지 3개의 진동자를 통하여 전체적으로 투사를 하였으며, 각 단계가 끝나면 PTT를 측정하여 기록하였다.
현재 재활치료 중인 환자를 대상으로 간이수조를 이용하여 맥파전달 시 간(PuWse Transit Time : PTT)의 변화를 측정 하였고, 혈관 확장으로 인한 혈류량의 증가를 확인하였다.
혈관확장의 유무를 알기 위한 방법으로 PTT를 측정하였으며, 맥파전달시간을 측정하기 위한 방법으로 ECG와 PPG를 측정하였다. 흉부에 전극을 부착하여 ECG를 측정 하였으며 , 왼손과 오른손의 검지에 PPG센서를 부착하여 PPG를 측정하였다.
초음파는 손목에서 팔꿈치 까지 3개의 진동자를 통하여 전체적으로 투사를 하였으며, 각 단계가 끝나면 PTT를 측정하여 기록하였다. 휴식시간 5분이 종료될 때각 단계의 영향이 최소화된 것을 확인하기 위하여 PTT를 재 측정하여, 최초 측정한PTT와 비교한 후 다음 단계 실험으로 진행하였다. 초음파의 세기는 총 3단계로 나누었으며, 약(IW/cn?), 중 (1.
흉부에 전극을 부착하여 ECG를 측정 하였으며 , 왼손과 오른손의 검지에 PPG센서를 부착하여 PPG를 측정하였다.

대상 데이터

구할 수 있다. 본 실험에서 사용한 초음파는 그 주파수가 1.1MHz이며, 방사면 직경 44mm, 압전진동자 직경 30mm 임을 고려 할 때 반감각이 3° 정도로서 지향성이 우수하므로 제작된 실험장비 내에서 초음파 진동자의 상부측으로 평행하게 전파된다. 고치 부위를 전반적으로 포함하며, 초음파 진동자의 상부에 위치하는 부위 에서는 균일한 자극이 가해진다고 볼 수 있다.
본 연구에 참여한 환자들은 노인성 질환 및 척추 손상으로 인한 마비 환자들과근육이상환자들 이며, 총40명의 성인 남녀를 대상으로 실험을수행하였다. 실험기간은 약3 개월이 소요되었으며, 1 회의 실험 시 약 3 ~ 5명의 환자를 대상으로, 실험 전 주의사항 등을 설명 후 실행하였다.
본 연구에서 사용한 PTT 시스템의 하드웨어 부는 심전도 측정을 위한 전극, PPG 측정을 위한 투과형 PPG 센서부, 심전도 및 맥파 신호의 검출 및 필터링을 위한 신호처리부, 신호를 PC로 보내기 위한 직렬통신부 등으로 구분 할 수 있다. (그림 2) 소프트웨어는 Visual C++(Microsoft Ver.
실험을수행하였다. 실험기간은 약3 개월이 소요되었으며, 1 회의 실험 시 약 3 ~ 5명의 환자를 대상으로, 실험 전 주의사항 등을 설명 후 실행하였다.
바닥면의 형태는직사각형이며, 바닥면에는 3개의 초음파 진동자가 설치되었다. 초음파 진동자는 압전 세라믹스 진동자와 금속진동체로 구성되며 금속진동체는 스테인레스 스틸 (SUS303)을 이용하였고 초음파 방사면 직경을 44mm로 설정하였다. 또한 일정한 수온을 유지 하기 위하여 수온을 조절할 수 있는 Hot Pump가 장착되어 있다.
현재 재활의학과에서 재활치료를 받는 마비 환자로 분류된 환자들 중에서 주치의를 통한 주의사항 및 실험 제한인원을 제외한 인원을 선정하였다.(표 1)

성능/효과

27℃ 수온을 매개체로 하는 초음파를 이용한 PTT의 변화는 평균 13.12msec로 나타났으며, 27℃ 수온에서는 PTT의 변화량이 평균 7.22msec로 나타났다. 초음파를 이용했을 때 PTT의 변화량이 약5.
측정하였다. PTT가 증가할수록 혈관의 유순도가 증가하는 것을 알 수 있었으며, 이는 혈관 확장으로 인해 혈류가 증가한다는 것을 판단할 수 있었다.
또한 초음파를 인가하면 혈관의 유순도가 증가하며 , 혈류속도가 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통하여 혈관의 유순도를 증가시키는 방법으로 수온과 초음파를 병행하는 것이 더 효율적이라는 것을 알 수 있었다. 또한 초음파를 인가하면 혈관의 유순도가 증가하며 , 혈류속도가 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.
31)msec 높게 나타났다. 이를 이용하여 수온을 이용한 방법보다 수온과 초음파를 병행하여 온열치료를 하는 것이 더 효과적 이 라는 것을 알 수 있었다.
초음파의 세 기 를 변화시 키 면서 PTT를 측정한 결과 초음파의 세 기가2.0(W/cm²)일 때 가장 큰 변화를 보이는 것을 알 수 있었다. (그림 5)
평상시의 PTT와 27℃ 수온의 PTT를 분석하면 평상시보다 2 7 ℃ 수온에서 증가하는 양상을 보이며, 이는 수온과 PTT가 혈관 확장의 기전과 관계 있다는 것을 판단할 수 있다.
피실험자의 평싱시의 평균 PTT는 219.62±10.18 msec이었으며, 약, 중, 강세기의 초음파를가한후PTT의 평균 변화량은 13.12±3.46msec 였다.

후속연구

세포와 조직 에 전달되는 산소의 양이 늘어 나면 운동기능 증진 효과와 재활 치 료를 받는 환자들의 재활치료 기간을 단축 할 수 있을 뿐만 아니라, 환자들에 게 재활치료 시 보조적 인 치료역할을 할 수 있을 것으로 판단된다. 재활 치료 전 .
혈관의 확장은 수온과 초음파의 온열효과에 의해서 일어나므로, 평상시 상태 보다 수온을 이용한 온열효과와 초음파를 이용한 온열효과를 이용하면 재활치료 시 환자의 피로도를 줄일 수 있으며, 혈류속도가 빨라짐으로 세포와 조직 에 전달되는 산소와 영 양분의 양을 일시적으로 증가시킬 수 있을 것이다.
재활 치료 전 . 후에도 수온 및 초음파 치료를 병행함으로 환자가 재활치료로 인해 받았던 피로 등을 해소할 수 있으며, 산소 및 영양분의 공급이 원활하게 이루어짐으로 인해 재활 치료의 효과도 증진시킬 수 있을 것이다.

참고문헌 (9)

Chan, A. K., Myrer, J. W., Measom, G, Draper, D. O., 'Temperature changes in Human Patellar Tendon in Response to Therapeutic Ultrasound', Journal of Athletic Training., Vol.33, no.2, pp.130-135, 1998

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Baker, K. G., Robertson, V. J., Duck, F. A., 'A Review of therapeutic Ultrasound : Biophysical Effects', Physical Therapy., Vol. 81, no. 7, pp. 1351-1377, 2001

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Jong Yong Abdiel Foo, Chu Sing Lim, 'Pulse Transit Time as an indirect marker for variation in cardiovascular related reactivity', Technology and Health care., Vol 14, Issue 2, pp.97-108, 2006

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M Nitzan, B Khanokh, Y Slovik, 'The Difference in pulse transit time to the toe and finger measured by photoplethysmography', Physiological Measurement. pp. 85-93, 2002

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Franco P, Van De Borne P, Chabaski S, Sawaguchi T, et. al., 'Physiology relationship between automatic reactions and arousals in infancy.', Sleep Med 2002, 3 Suppl 2, pp.49-52, 2002

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Asmar, R., Menetos, A. Topuchian, J, Laurent, P., 'Assessment of Arterial Distensibility by Automatic Pulse Wave Velocity Measurement: Validation and Clinical Application Studies', Hypertension., Vol.26, no. 3, pp. 485-490, 1995

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Jae Hyoung Lee, 'Electrotherapy', Daihak Publishing Company, 1995

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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