치료용 초음파는 인간의 가청 주파수(20 kHz)를 넘는 0.7~3.3 MHz 대역의 기계적(음향) 종파 진동이다(’24 기출). 변환기(Crystal) 내부의 석영이나 티탄산바륨 결정체에 교류 전압을 가하면 결정체가 수축·팽창하며 음파를 방출하는 역압전효과(Reverse piezoelectric effect)가 초음파 발생 원리다(’24 기출).

초음파의 조직 침투 깊이는 주파수에 반비례하고 흡수율은 주파수에 비례한다(’24·’25 기출). 따라서 1 MHz는 3~5 cm 심부 조직에 도달하고, 3 MHz는 1~2 cm 표층 조직에서 1 MHz보다 3배 빠르게 열을 올린다(’24·’25 기출).

• 유효방사면적(ERA, Effective Radiating Area): 변환기 헤드 전체 면적 중 실제로 초음파가 방출되는 면적으로, 치료 부위 면적은 ERA의 2~3배 이내로 제한해야 열이 고르게 축적된다.
• 불균등비(BNR, Beam Nonuniformity Ratio): 초음파 빔 내부의 공간최대강도(점 강도)를 공간평균강도로 나눈 비율로, 이상적인 값은 1:1에 가까울수록 좋으며 임상 기기는 2:1 ~ 6:1 이하여야 한다.
• 정상파(Standing wave)와 골막통 예방: BN비율이 높거나 헤드를 한자리에 고정하면 입사파와 반사파가 겹치는 정상파가 생겨 혈구 손상과 골막통(Periosteal pain)을 유발하므로, 헤드를 초당 2~4 cm 속도로 계속 이동시켜야 한다.

1단계 · 유효방사면적(ERA, Effective Radi

변환기 헤드 전체 면적 중 실제로 초음파가 방출되는 면적으로, 치료 부위 면적은 ERA의 2~3배 이내로 제한해야 열이 고르게 축적된다.

2단계 · 불균등비(BNR, Beam Nonuniformi

초음파 빔 내부의 공간최대강도(점 강도)를 공간평균강도로 나눈 비율로, 이상적인 값은 1:1에 가까울수록 좋으며 임상 기기는 2:1 ~ 6:1 이하여야 한다.

3단계 · 정상파(Standing wave)와 골막통 예방

BN비율이 높거나 헤드를 한자리에 고정하면 입사파와 반사파가 겹치는 정상파가 생겨 혈구 손상과 골막통(Periosteal pain)을 유발하므로, 헤드를 초당 2~4 cm 속도로 계속 이동시켜야 한다.

마이메르시 제작 · 국시 핵심 기전 도해

핵심 정리 · 초음파 발생 원리 = 역압전효과 / 1 MHz = 심부 3~5 cm 침투 vs 3 MHz = 표재 1~2 cm 침투·가열 속도 3배 빠름 / 정상파·골막통 예방 = 헤드 지속 이동.

초음파 에너지의 조직 흡수량은 단백질(특히 콜라겐) 함량과 조직 밀도에 비례하고, 수분 함량에 반비례한다(’24·’25 기출). 따라서 콜라겐이 풍부한 뼈, 연골, 힘줄, 인대, 관절주머니, 반흔조직에서 흡수계수가 가장 크다(’24·’25 기출).

특히 뼈(Bone)는 음향임피던스와 밀도가 가장 높아 초음파 흡수와 반사가 최대가 되며, 뼈와 연부조직 경계면(골막, Periosteum)에서 열이 급격히 집중되어 쑤시는 듯한 골막통(Periosteal pain)이 쉽게 발생한다(’24·’25 기출).

• 초음파 에너지 전달을 좌우하는 4대 변수: ① 조직 흡수계수(콜라겐 함량), ② 듀티 사이클(연속 vs 맥동), ③ 공간평균 강도(W/cm²) 및 치료 시간, ④ 결합 매질(공기층 차단 여부)이 총 에너지 전달량을 결정한다(’25 기출).
• 음향임피던스와 반사: 공기는 초음파를 거의 100% 반사하므로 변환기와 피부 사이에 공기층이 없도록 초음파 겔(Gel)이나 탈기수(물)를 매개물질로 써야 한다.
• 굴절과 입사각: 초음파 빔이 피부에 수직(90°)으로 들어가지 않고 입사각이 15° 이상 기울어지면 굴절과 전반사가 커져 심부 전달량이 급감한다.

치료적 초음파(1 MHz vs 3 MHz) 변환기 이동 기법과 조직별 흡수 서열

초음파 주파수 1 MHz는 투과 깊이가 깊어(3~5 cm) 심부 근육·관절주머니 치료에 쓰이고, 3 MHz는 흡수계수가 3배 높아 표층(1~2 cm) 힘줄·인대 치료에 쓰인다.

초음파 에너지는 수분 함량이 낮고 콜라겐(단백질) 함량이 높은 조직(뼈 > 연골 > 힘줄·인대 > 피부 > 신경 > 근육 > 지방 > 혈액 > 물) 순으로 많이 흡수되며, 정재파와 골막통(화상)을 막기 위해 변환기를 일정하게 이동시켜야 한다.('24·'25 기출)

핵심 확인 · 급성 염증·부종·창상 치유 = 비열효과(맥동 초음파, 의무주기 20% = 1:4, 공동화·음향미세류) / 만성 관절구축 신장 = 열효과(연속 초음파 100%)

마이메르시 제작 · 3D 아틀라스 및 임상 실사 가이드

핵심 정리 · 초음파 조직 흡수 서열(콜라겐↑·수분↓ 비례) = 뼈 > 연골 > 힘줄·인대·관절주머니 > 피부 > 신경 > 근육 > 지방 > 혈액 > 물 / 최대 발열 = 뼈-연부조직 경계면(골막통 주의).

초음파는 파형 공급 방식에 따라 듀티 사이클이 100%인 연속 초음파(Continuous US, 온열 효과 중심)와 듀티 사이클이 20% 이하(1:4 등)인 맥동 초음파(Pulsed US, 비열적 기계 효과 중심)로 나뉜다(’24·’25 기출).

특히 금속 내고정물이 삽입된 지연유합·불유합 골절 부위에는 단파·극초단파가 금기인 반면, 저강도 맥동 초음파(LIPUS)는 열 축적 없이 기계적 압력파로 뼈세포를 자극해 골절 유합을 안전하게 촉진한다(’24 기출).

• 안정성 공동현상(Stable cavitation) vs 불안정성 공동현상(Transient/Unstable cavitation): 체액 내 미세 기포가 음압 변화에 맞춰 일정하게 팽창·수축하며 세포막 주변에 음향 미세유동을 일으켜 치유를 돕는 것이 안정성 공동현상이고, 고강도·정지 상태에서 기포가 급격히 붕괴·파열하며 유리기(Free radical)와 조직 괴사를 일으키는 위험 현상이 불안정성 공동현상이다.
• 적용 방법 3종: 평탄하고 넓은 부위에는 직접접촉법(겔 사용), 손가락·발목 복숭아뼈처럼 굴곡이 심하고 뼈가 돌출된 부위에는 물속에서 1~2 cm 띄워 조사하는 수중법(Underwater method), 개방 창상이나 오목한 부위에는 물주머니를 대는 물주머니법(Cushion method)을 사용한다.
• 초음파영동법(Phonophoresis): 하이드로코르티손·덱사메타손(항염)이나 리도카인·살리실산 연고를 매개 물질로 발라 초음파의 미세유동과 각질층 지질 구조 변화로 침투시키는 기법이며, 이온도입과 달리 약물의 이온화나 극성이 필요 없다.

핵심 정리 · 연속 초음파(100%) = 심부 온열·만성 구축 콜라겐 신장성 증가 / 맥동 초음파(20%) = 비열 효과(안정성 공동현상·음향 미세유동)·급성 염증 및 저강도 맥동 초음파(LIPUS) 골절 유합 촉진.

고주파 전자기파를 이용해 조직 심부에서 변환열을 발생시키는 심부투열치료에는 단파투열치료(SWD)와 극초단파투열치료(MWD)가 있다(’24·’25 기출).

특히 극초단파(2,450 MHz, 파장 12.25 cm)는 수분 함량이 높은 근육·혈액에서 강하게 흡수되고 지방층은 통과하되, 두 조직이 만나는 지방-근육 경계면에서 반사에 의해 발열이 최대가 된다는 점이 핵심 시험 포인트다(’25 기출).

• 단파 콘덴서전계법의 전극 간격과 크기: 전극과 피부 사이에 2~3 cm 간격을 두어 전계를 균일하게 하며, 두 전극 크기가 다르면 작은 전극 쪽에 전계가 집중된다.
• 땀 흡수용 마른 수건 배치: 단파·극초단파 적용 중 피부에 땀방울(수분)이 맺히면 전계나 마이크로파가 땀방울에 집중 흡수되어 화상(수포)을 입으므로, 마른 수건으로 땀을 흡수하거나 닦아주어야 한다(젖은 드레싱 위 조사 금기).

핵심 정리 · 단파(SWD) = 27.12 MHz(파장 11 m), 콘덴서법(지방 발열↑) vs 유도코일법(와전류·근육 발열↑) / 극초단파(MWD) = 2,450 MHz(파장 12.25 cm), 수분 조직 선택 흡수·지방-근육 경계면 발열 최대.

임상 현장과 국가시험에서 가장 중요한 안전 판단은 금속 내고정물(금속판·나사)이나 인공관절, 심장박동기가 있는 환자에게 어떤 심부투열 인자를 쓸 수 있고 어떤 인자가 금기인지 구별하는 것이다(’24·’25 기출).

단파(SWD)와 극초단파(MWD)는 금속에 전자기파가 집중되고 강한 와전류(Eddy current)가 유도되어 금속이 급격히 과열되므로 금속 삽입 부위에 엄격한 금기다(’24 기출). 반면 초음파는 금속을 과열시키지 않고 반사되므로 금속 내고정물 위에도 안전하게 적용할 수 있다(’24 기출).

• 금속 내고정물 골절 환자의 물리적 인자 선택: 골절 부위에 금속판 고정술을 받은 환자에게 뼈 유합을 촉진하려면 단파·극초단파를 배제하고 저강도 맥동 초음파(LIPUS)를 선택한다(’24 기출).
• 초음파와 인공관절 주의점: 순수 티타늄 금속 나사 위에는 초음파를 쓸 수 있으나, 뼈 시멘트(골시멘트)나 고밀도 폴리에틸렌(플라스틱)으로 고정한 인공관절 치환술 부위는 초음파 에너지를 강하게 흡수해 접착이 풀릴 수 있으므로 초음파도 금한다.

핵심 정리 · 금속 내고정물 부위 = 단파·극초단파는 와전류 과열로 엄격 금기, 초음파(LIPUS)는 적용 가능 및 골절 유합 촉진(단, 인공관절 골시멘트·플라스틱 위는 초음파도 금기).

심부투열치료 문항에서는 초음파의 시간평균강도 계산, 조직별 흡수율 비교, 극초단파 주파수·경계면 발열, 그리고 금속 내고정물 유무에 따른 치료기 선택이 반복 출제된다(’24·’25 기출).

• 단파투열(SWD) 환자의 전자기장 안전거리: 심장박동기(Pacemaker) 착용 환자나 임신부 치료사는 작동 중인 단파·극초단파 치료기로부터 최소 3~5 m 이상 떨어져야 한다.
• 초음파 변환기 헤드 관리: 공기 중에 헤드를 켜 둔 채 방치하면 초음파가 공기에서 100% 반사되어 결정체(압전소자)가 과열·파손되므로, 늘 피부에 밀착하거나 물속에 넣은 상태에서만 출력을 올린다.
• 온열 신장(Thermal stretch) 최적 타이밍: 연속 초음파로 단축된 힘줄·관절주머니 온도를 40~45 ℃로 올리면 콜라겐 점탄성이 극대화되므로, 초음파 적용 중 또는 종료 직후 5~10분 이내(열이 식기 전 = 신장 창, Stretching window)에 수동 신장운동을 시행하고 신장시킨 상태에서 식힌다.

핵심 정리 · 시간평균강도 = 강도 × 듀티비율 / 초음파 = 콜라겐 비례 흡수·뼈-연부조직 경계면 발열 최대(골막통)·금속 내고정물 적용 가능 / 극초단파 = 2,450 MHz·지방-근육 경계면 발열 최대·금속 금기.