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지방 조직 유화를 위한 집속형 초음파 변환기 설계 및 제작에 관한 연구

A Study on the Design and Fabrication of Fat Emulsification Adapted Focused Ultrasonic Transducer

Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers = 전자공학회논문지, v.52 no.11, 2015년, pp.127 - 134  

김주영 (인제대학교 의용공학과) ,  김재영 (인제대학교 의용공학과) ,  정현두 (인제대학교 의용공학과) ,  노시철 (한국국제대학교 방사선학과) ,  문창수 (KMG 거명) ,  문치웅 (인제대학교 의용공학과) ,  최흥호 (인제대학교 의용공학과)

초록
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초음파를 이용한 조직 자극 기법은 지속적으로 연구, 개발되고 있으며, 최근 미용 및 비만 치료에 대한 관심이 높아짐에 따라 초음파 지방 제거술에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 초음파 지방 제거술을 위한 초음파 변환기를 설계하고, 조사조건에 따른 집속영역의 형태와 열 변성 영역을 시뮬레이션 하였다. 이를 통하여 제원을 검증하였으며, 제작된 변환기의 초음파 방사 특성 및 가열 특성을 측정하여 유효성을 평가하였다. 또한 복합 구조의 매질을 대상으로 초음파 가열 특성을 예측하였으며 제작된 변환기의 집속점 형태 및 가열 특성이 지방층을 충분히 유화시킬 수 있을 것으로 판단하였다. 본 연구의 결과는 보다 효율적이고 안전한 초음파 지방 제거술의 기초 연구로 활용될 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Tissue stimulation technique using ultrasound has been continuously studied and developed. Recently, as a increment of interests for obesity treatment and cosmetic care, a various studies on ultrasonic fat emulsification has been conducted. In this study, the fat emulsification adapted ultrasonic tr...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 초음파 가열 특성을 이용한 지방 제거용 집속형 변환기를 개발하고 특성을 평가하고자 하였다. 제작된 변환기를 이용한 가열 특성 평가에 앞서 유한요소해석 프로그램인 PZFlex(Weidlinger Associates Inc.
  • 본 연구에서는 초음파 지방 제거를 목적으로 하는 변환기를 설계 및 제작하고 특성을 평가하였다. 인체 내 지방층의 위치를 고려하여 집속거리를 설정하였으며, 시뮬레이션을 통하여 제원을 검증하고, 제작된 변환기의 초음파 방사 특성 및 가열 특성을 측정하여 유효성을 검증하였다.
  • 이에 본 연구에서는 초음파 지방 제거술을 위한 초음파 변환기를 설계하고, 조사조건에 따른 집속영역의 형태와 열 변성 영역을 시뮬레이션 하였으며, 제작된 변환기에서 발생되는 음압분포와 열 변성 특성을 측정하여 비만치료에서의 유용성을 확인하였다.

가설 설정

  • 복부 지방의 위치는 개인적인 차이가 있지만 일반적으로 피부 표면으로부터 10-50 mm 지점에 층을 이루고 있다고 보고되고 있다. 본 연구에서 설계 되는 초음파 변환기는 기계적으로 집속점 조절 가능 범위가 20 mm로 가정하고 변환기의 집속점이 개구면을 기준으로 35 mm로 설정하였다. 그림 1은 설계된 진동자의 형태를 보여주고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
치료용 초음파를 이용한 조직 자극 기법의 현재 개발 현황은 어떠한가? 치료용 초음파 영역은 물리적으로 단순히 조직을 자극하는 기술부터 종양 치료 및 피부 미용 목적 등 광범위한 영역을 가지고 있다[1]. 이러한 초음파를 이용한 조직 자극 기법은 지속적으로 연구, 개발되고 있으며, 일부 제품화되어 임상에서 활용되고 있다. 최근 미용 및 비만 치료에 대한 관심이 높아짐에 따라 초음파 지방 제거술에 대한 다양한 연구가 진행되고 있으며[2], 국내외에서 제품화가 상당부분 진행된 것으로 보고되고 있다.
초음파 지방 제거술에 대한 다양한 연구가 진행되고 있는 이유는 무엇인가? 초음파를 이용한 조직 자극 기법은 지속적으로 연구, 개발되고 있으며, 최근 미용 및 비만 치료에 대한 관심이 높아짐에 따라 초음파 지방 제거술에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 초음파 지방 제거술을 위한 초음파 변환기를 설계하고, 조사조건에 따른 집속영역의 형태와 열 변성 영역을 시뮬레이션 하였다.
치료용 초음파 영역의 범위는 무엇인가? 치료용 초음파 영역은 물리적으로 단순히 조직을 자극하는 기술부터 종양 치료 및 피부 미용 목적 등 광범위한 영역을 가지고 있다[1]. 이러한 초음파를 이용한 조직 자극 기법은 지속적으로 연구, 개발되고 있으며, 일부 제품화되어 임상에서 활용되고 있다.
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참고문헌 (8)

  1. Petwe N. T., Wells et. al., "Advanced in ultrasound techniques and instrumentation", Churchill liningstone Inc., 1993. 

  2. Ferraro G. A, De Francesco F, Nicoletti G, et. al., "Histologic effects of external ultrasound-assisted lipectomy on adipose tissue", Aesthetic Plast Surg., vol. 32, no. 1, pp. 111-115, 2007. 

  3. Flavio Henrique Mendes, "External Ultrasound-Assisted Lipoplasty from Our Own Experience", Aesthetic Plastic Surgery, vol. 24, no. 4, pp 270-274, 2000. 

  4. Rama B. Rao, Susan F. Ely, Robert S. Hoffman, "Deaths Related to Liposuction", N. Engl. J. Med., vol. 340, pp. 1471-1475, 1999. 

  5. Miles, J.M., et al., "Systemic and forearm triglyceride metabolism: fate of lipoprotein lipase-generated glycerol and free fatty acids". Diabetes, vol. 53, no. 3, pp. 521-527, 2004. 

  6. Fodor, P. B., Smoller, B. R., Stecco, K. A., et. al., "Biochemical changes in adipocytes and lipid metabolism secondary to the use of high-intensity focused ultrasound for non-invasive body sculpting", annual meeting of the American Society of Aesthetic Plastic Surgery, April 2006. 

  7. Solish, N., Lin, X., Axford-Gatley, R. A., Strangman, N. M. and Kane, M., "A Randomized, Single-Blind, Postmarketing Study of Multiple Energy Levels of High-Intensity Focused Ultrasound for Noninvasive Body Sculpting", Dermatologic Surgery, vol. 38, no. 1, pp. 58-67, 2012. 

  8. Ajit Mal, Feng Feng, Michael Kabo, Jeffrey Wang, "Interaction of high intensity focused ultrasound with biological materials", SPIE's NDE and Smart Structures Symp., pp. 4702-40, San Diego, CA, USA, March 2002. 

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