깊은 조직의 온도를 올려 힘줄의 신장성을 높이려 할 때 선택할 초음파 적용 조건은?

초음파는 주파수가 낮을수록 깊이 침투하므로 깊은 조직에는 1 MHz를 쓰고, 얕은 조직에는 3 MHz를 쓴다. 온열효과를 얻으려면 에너지가 끊이지 않는 지속형을 선택하며, 맥동형은 열이 축적되지 않아 비온열 효과를 목적으로 할 때 사용한다.

초음파 주파수와 파형: 깊이는 1 MHz, 열은 지속형

이 문제는 치료 목표에 맞게 초음파의 주파수와 파형(duty cycle)을 고르는 능력을 봅니다. 초음파 조건은 두 축으로 나뉩니다. 첫째 축은 주파수이며 얼마나 깊이까지 에너지를 보낼지를 정합니다. 둘째 축은 지속형(continuous)과 맥동형(pulsed)이며 열효과를 노릴지 비열효과를 노릴지를 정합니다. 힘줄의 신장성을 높이려는 목적에서는 먼저 조직 온도를 충분히 올려야 하는데, 열효과를 얻으려면 조직 온도를 대략 1도에서 4도 이상 올려야 한다고 알려져 있고 목표하는 효과에 따라 필요한 상승폭이 다릅니다.

보기 4번 1 MHz 지속형이 정답입니다. 낮은 주파수는 조직에 흡수되는 속도가 느려 더 깊이 도달하므로 깊은 조직을 겨냥할 때 1 MHz를 고르고, 3 MHz는 피부 가까운 얕은 조직에 에너지가 모이므로 얕은 조직에 씁니다. 3 MHz 연속 초음파로 종아리 근육에 1.0 W/cm²를 20분간 적용한 연구에서도 1.0 cm 깊이는 분당 0.70도로 빠르게 올랐지만 2.5 cm 깊이는 분당 0.18도로 훨씬 느리게 올라, 3 MHz의 가온 효과가 깊이가 깊어질수록 급격히 떨어졌습니다.^[1] 거기에 파형은 지속형이어야 열이 쌓입니다.

파형의 의미는 동물 실험에서도 확인됩니다. 마취한 개의 발꿈치힘줄에 3.3 MHz 초음파를 네 가지 조건으로 적용했을 때 1.5 W/cm²의 지속형에서 힘줄 온도가 가장 크게 올랐고 맥동형은 가열이 거의 없었습니다.^[2] 이 연구는 개를 대상으로 했고 주파수도 시험 문항과 같지 않으므로, 「맥동형은 열이 쌓이지 않는다」는 원리를 뒷받침하는 정도로만 받아들이면 됩니다.

보기별 해설

1번: 1 MHz 맥동형 — 깊이는 맞지만 맥동형은 에너지가 쉬는 시간마다 식어서 온도가 오르지 않습니다. 비열효과를 노릴 때의 설정입니다.

2번: 0.5 MHz 맥동형 — 임상용 초음파는 보통 1 MHz와 3 MHz를 쓰므로 현실적인 선택지가 아니며, 맥동형이어서 열효과도 기대할 수 없습니다.

3번: 3 MHz 지속형 — 열을 만든다는 목적은 맞지만 3 MHz는 얕은 조직에서 에너지가 흡수되므로 깊은 힘줄에는 닿지 못합니다. 깊이를 놓친 대표적 오답입니다.

5번: 3 MHz 맥동형 — 얕은 조직을 겨냥한 비열효과 설정으로, 깊이와 열 두 조건을 모두 충족하지 못합니다.

임상 적용 관점

실제 임상에서는 힘줄이나 관절낭이 단축되었을 때 초음파로 먼저 조직을 데운 다음 곧바로 신장운동을 합니다. 가온의 효과는 오래 남지 않기 때문에, 데운 직후의 시간을 놓치지 않고 스트레칭하는 순서가 중요합니다. 앞서 본 개 실험에서도 초음파 뒤 발목 굽힘이 늘었지만 5분 안에 거의 원래대로 돌아왔습니다. 반대로 급성 염증기나 조직 치유를 돕는 목적에서는 열이 부담이 되므로 맥동형으로 비열효과를 노립니다.

조건 선택은 「깊으면 1 MHz, 얕으면 3 MHz」와 「열이면 지속형, 비열이면 맥동형」을 따로 판단한 뒤 합치면 됩니다. 이 문제는 깊은 조직이면서 열이 목적이므로 1 MHz 지속형입니다.