과목별 모의고사 | 물리치료 기초 5회

초음파 주파수를 1 MHz에서 3 MHz로 높일 때 달라지는 점은?

1 파장이 길어져 더 깊은 조직까지 도달한다
2 흡수가 줄어 조직 가열이 거의 일어나지 않는다
3 흡수가 표층에 몰려 치료 깊이가 얕아진다 ✓ 정답
4 빔이 넓게 퍼져 치료 면적이 커진다
5 음파의 속도가 빨라져 반사가 줄어든다

해설

초음파 주파수가 높을수록 조직의 흡수가 커져 에너지가 얕은 층에서 대부분 흡수된다. 그래서 3 MHz는 표층에, 1 MHz는 깊은 조직에 쓴다. 주파수가 높아지면 파장은 짧아지고 빔은 더 좁게 모인다. 반사나 속도는 주파수가 아니라 매질의 성질에 따라 달라진다.

같은 주제 다음 문제피부밑 지방조직(adipose tissue)의 기능으로 옳은 것은?이 문제가 수록된 문제집2026 국가고시 | 과목별 모의고사 물리치료 기초 [PDF 제공]9,900원

초음파의 주파수를 1 MHz에서 3 MHz로 높이면 조직 내 흡수 계수가 증가하여 음파 에너지가 보다 얕은 깊이에서 빠르게 감쇠합니다. 따라서 치료 깊이는 얕아지고 표층 조직에 에너지가 집중됩니다.

주파수와 흡수·투과 깊이의 관계

치료용 초음파는 압전소자에서 발생한 고주파 교류가 음파로 변환되어 조직에 전달되는 방식입니다. 조직을 통과하는 동안 음파 에너지는 주로 흡수(absorption)에 의해 열로 전환되는데, 흡수 계수는 주파수가 높을수록 커집니다. 주파수가 높아지면 단위 거리당 에너지 손실이 커지므로 음파가 도달할 수 있는 유효 깊이는 감소합니다. 이는 1 MHz가 상대적으로 깊은 조직(예: 둔부, 허벅지 등 심부 근육)에, 3 MHz가 표층 조직(예: 손, 발, 힘줄, 인대 등 천부 구조물)에 적합한 이유입니다.

보기별 판단

혼동 주의! 1번 보기는 주파수와 파장의 관계를 반대로 기술했습니다. 파장은 주파수에 반비례하므로 3 MHz는 1 MHz보다 파장이 짧아지며, 이는 더 깊은 투과가 아니라 더 얕은 투과와 관련됩니다. 2번 보기는 흡수가 줄어든다고 하였으나 실제로는 흡수 계수가 증가하여 표층에서의 가열이 더 두드러집니다. 4번 보기는 빔 확산(beam divergence)과 관련된 내용이나, 주파수 증가는 오히려 빔을 더 집속시켜 유효 방사 면적(effective radiating area)을 좁게 만드는 경향이 있습니다. 5번 보기는 음파 속도가 빨라진다고 하였으나, 음속(speed of sound)은 주파수가 아니라 매질의 밀도와 탄성(stiffness)에 의해 결정되므로 연부조직 내에서는 주파수를 바꾸어도 거의 일정합니다.

임상 적용 관점

물리치료에서 초음파 치료 깊이를 결정할 때는 병변의 해부학적 위치가 핵심 기준입니다. 예를 들어 아킬레스건병증, 외측상과염, 손목터널증후군과 같이 피부에서 1~2 cm 이내에 위치한 구조물에는 3 MHz가 효과적입니다. 반면 이상근증후군, 깊은 둔부 근육, 요추 주변 심부 근육처럼 2~5 cm 깊이의 병변에는 1 MHz를 선택합니다. 동일한 강도와 시간을 적용하더라도 주파수 선택에 따라 에너지가 집중되는 깊이가 달라지므로, 병변의 깊이를 먼저 평가한 뒤 주파수를 결정해야 합니다.

HIFU와 같은 고강도 집속 초음파에서도 주파수와 하모닉 성분은 열적 병변(thermal lesion)의 형성 위치와 크기에 영향을 미칩니다. 조직 내 비선형 음향 효과로 인해 기본 주파수보다 높은 하모닉 성분이 생성되면 흡수가 증가하여 병변 형성이 표층 쪽으로 이동하거나 국소적으로 집중될 수 있습니다 ^[1]. 이는 치료용 초음파에서 주파수가 높아질수록 흡수가 표층에 몰린다는 원리와 같은 맥락입니다.

핵심! 초음파 주파수를 1 MHz에서 3 MHz로 올리면 흡수 계수가 증가하여 치료 깊이가 얕아지고, 표층 조직에 열 효과가 집중됩니다.

참고 문헌 (논문 출처)

[1]
The Influence of Harmonic Ratio on HIFU-Induced Thermal Lesion Formation in Biological Tissue.일반논문Dong H, Hu J, Chen W. (2026) · DOI: 10.31661/jbpe.v0i0.2502-1889

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