치료용 초음파가 발생하는 원리로 옳은 것은?

치료용 초음파는 탐촉자 안의 결정에 고주파 전압을 걸면 결정이 수축과 팽창을 반복하는 역압전효과로 기계적 진동을 만들어 발생시킨다. 이 진동이 매질을 통해 조직에 전달되어 온열효과와 비온열효과를 낸다.

치료용 초음파의 발생 원리: 압전효과

치료용 초음파는 사람이 들을 수 없는 높은 주파수의 기계적 진동을 조직에 전달해 온열효과와 비온열효과를 얻는 심부열 치료입니다. 이 장비가 어떻게 진동을 만드는지는 초음파 치료의 출발점이어서 국시에서 자주 확인합니다.

보기 3번 결정에 전압을 걸어 진동시키는 압전효과가 맞습니다. 탐촉자(트랜스듀서) 안에는 석영이나 세라믹 같은 압전 결정이 들어 있고, 여기에 고주파 교류 전압을 걸면 결정이 수축과 팽창을 빠르게 되풀이합니다. 이 진동이 접촉 매질을 거쳐 조직으로 전달되며, 이처럼 전기에너지가 기계에너지로 바뀌는 현상을 역압전효과라고 부릅니다. 반대로 결정에 압력을 가하면 전기가 생기는 것이 정압전효과입니다.

초음파의 주파수는 치료 깊이와도 연결됩니다. 주파수가 낮으면 조직 깊숙이 투과하고 높으면 표층에서 흡수되므로 치료 대상 조직의 깊이에 맞게 선택합니다. 또한 발생한 진동은 조직의 경계면, 특히 뼈 표면에서 반사되어 되돌아오기 때문에 정지파가 생겨 골막 부위에 통증이 느껴질 수 있습니다. 이런 이유로 탐촉자를 일정한 속도로 계속 움직이는 기법이 기본이 됩니다. 이 모든 현상의 시작이 압전 결정의 진동이라는 점을 기억하면 흐름이 이어집니다.

보기별 해설

1번: 자기장을 변화시켜 와전류를 만드는 효과 — 전자기 유도에 해당하며, 유도 방식의 단파 투열 같은 고주파 치료와 관련된 설명입니다. 기계적 진동을 만드는 초음파의 원리가 아닙니다.

2번: 기체를 방전시켜 빛을 내는 효과 — 형광등이나 일부 레이저 장치에서 보는 기체 방전 현상입니다. 초음파와는 관계가 없습니다.

4번: 전류를 저항체에 흘려 열을 내는 저항효과 — 전기 핫팩이나 전열기가 열을 내는 방식입니다. 초음파의 열은 진동하는 조직에서 마찰과 흡수로 생기는 것이지 저항체의 발열이 아닙니다.

5번: 전자를 가속시켜 방사선을 내는 효과 — X선관의 원리입니다. 진단용 방사선 장비의 설명이며 치료용 초음파와 무관합니다.

시험 포인트

'압전효과'라는 단어가 보이면 초음파를 떠올리면 됩니다. 현장에서는 탐촉자와 피부 사이에 공기가 있으면 초음파가 거의 전달되지 않으므로 젤 같은 매질을 반드시 사용하고, 탐촉자를 계속 움직여 한 부위에 에너지가 몰리지 않게 합니다. 수치료의 압전성 문항과 연결해 '압전성은 물의 성질이 아니라 결정의 성질'이라고 정리해 두면 짝으로 풀립니다.

한편 초음파 에너지가 가장 잘 흡수되는 조직은 단백질 함량이 많은 힘줄, 인대, 관절 주머니 같은 결합조직이라는 점도 함께 알아 두면 치료 대상 선택 문제에 도움이 됩니다.

결론적으로 초음파는 압전 결정에 교류 전압을 걸어 진동을 일으키는 역압전효과로 만들어지며, 정답은 3번입니다.