치료초음파
치료적 초음파 열 및 비열 효과 개요 (Therapeutic Ultrasound Thermal and Non Thermal Effects Overview)
초음파가 치료적 효과 중 하나는 조직 치유와 관련되어 사용되고 있다. 손상된 조직에 초음파의적용은 치유의 속도를 올리고 복원의 질을 높여준다는 사실이 주장되고 있다.(Watson 2006). 다음의 정보의 목적은 초음파 치료가 이들 변화를 가져오는 가능한 메커니즘과 더불어 이 분야에서 필수적인 연구 요약을 제공하기 위한 것이다.
이는 이러한 현상에 대한 완전한 설명 또는 최근 문헌의 종합적인 리뷰 목적이 아니다. 그럼에도 불구하고 이는 임상적 적용에 대한 유용한 기본 정보일 수 있다. 초음파 치료에 대한 '광범위한' 적용 부분은(예, 약물 전달, 항마화학요법 강화)은 Paliwal 및 Mitragotri(2008가 유용하게 검토하였다.
초음파의 치료적 효과는 일반적으로 열 & 비-열 효과로 나뉜다.
열적(Thermal)
열적 모드에서, 초음파는 치밀한 콜라겐 조직을 가열하는데 가장 효과적일 것이고 이러한 효과를내기위해 선호되는 연속 모드에서 상대적으로 높은 강도가 요구된다.
많은 논문들이 초음파의 열 유효성에 집중하여왔고, 적절한 조사량(irradiation dose)이 선택될때(연속 모드 >0.5W cm-2) 이러한 방식에서 논문들이 효과적으로 사용될 수 있기 때문에, 본 논문의 초점은 비-열적 효과에 초점을 맞춘다. Nussbaum(1998)과 ter Haar(1999) 모두 초음파의열적 효과에 관하여 유용한 리뷰 문헌을 제공하였다. 초음파 열적 효과에 대한 비교 연구들이 흥미롭고 유용한 결과들과 함께 여러 저자에 의해 보고되고 있다(Draper et al 1993, 1995a,b,Leonard et al 2004).
접촉 히팅(heating)과 장파장 초음파의 비교(Meakins and Watson 2006)와 다른 초음파와 연관있는 다른 초음파 방법상의 비교(Aldridge and Watson-준비 중)에 대한추가적인 연구가 우리의 연구 센터에서 진행 중이다.
특정 치료 적용으로 열적 또는 비-열적효과가 있을 것으로 가정하는 것은 지나치게 단순화한 것이다. 두가지가 동시 발생할 것은 거의 필연적이지만, 우세한 효과는 치료 패러미터에 의해, 특히적용모드 즉, 펄스 또는 연속모드의 치료 패러미터에 의해 영향을 받게 될 것이라고 주장하는 것이 훨씬 더 논리적이다. Baker et al(2001)은 이슈에 대해 과학적인 근거를 조리있게 주장한다.
Lehmann(1982)는 치료적 열의 바람직한 효과가 초음파로 생성될 수 있다고 주장한다. 작용 모드를 통해서 선택적으로 특정 조직의 온도를 올리는데 이용될 수 있다. 그 중 좀 더 효과적으로 가열되는 조직은 골막, 콜라겐 조직(인대, 건 & 근막)과 섬유성 근육이다(Dyson 1981). 손상 조직의 온도가 40-45℃까지 상승한다면, 치료의 효과로서 나타나는 충혈이 발생한다.
게다가 이 범위의 온도는 또한 만성 염증 상태 해결을 초기적 도움이 된다. (Dyson & Suckling 1978). 최근에 대부분의 기관은 지난 15년 정도의 여러 연구적인 시험 결과, 초음파의 비-열적 효과에 좀 더 중요성이 있다고 보고 있다.
비-열적(Non-Thermal)
초음파의 비-열적 효과는 현재 주로 공동현상(Cavitation)과 음향유동(Acoustic Streaming)이 복합되어 기인한다고 보고 있다.(ter Harr 1999, 2008, Baker et al 2001, Williams 1987).
가장 간단한 의미로, 공동현상(Cavitation)은 조직 및 체액 내 빈 공간을 채우는 가스의 형성과관련되어 있다. 매우 다른 효과를 보이는 2가지 공동현상 타입이 있다- 안정적(stable) & 불안정적(unstable)공동 현상. 안정적 공통현상은 초음파의 치료적 조사량(irradiation dose)에서 발생하는 것으로 여겨진다. 이는 매질에서 용해된 가스의 축적에 의한 가스 버블의 형성 및 성장이 다. 최대 크기에 이르기까지 약 1000 사이클이 소요된다.
'공동(cavity)'은 음향유동 현상(아래참조)를 강화하여 유익한 역할을 하게 된다. 불안정적(일시적인) 공동현상은 초음파 주기의 낮은압력 부분에서 거품의 형성이다.
이러한 거품은 조직 활력에 유해하게 많은 양의 에너지를 빠르게 방출하면서 붕괴된다. 우수한 기법이 사용된다면, 이러한 현상이 치료적 단계에서 발생함을 주장하는 증거는 현재 없다.
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음향유동(Acoustic Streaming)은 세포막 및 안정된 공동화 가스 거품(버블)의 표면과 같은 진동구조 근처에서 액체의 작은 규모의 소용돌이를 나타낸다(Dyson & Suckling 1978). 이 현상은확산율과 막 투과성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
나트륨 이온 투과도의 변화는 세포막포텐셜의 변화로 이어진다. 칼슘 이온 수송의 변화는 다양한 대사 과정의 효소 조절 기전에서의변화, 특히 단백질 합성 및 세포성 분비와 관련된 변화를 야기한다.
안정적 공동현상과 유동흐름의 결합된 효과의 결과는 세포막이 '활성화(상향 조절)'되는 것이며,그러므로 전체 세포의 활성도 수준이 증가하게 된다.
초음파 에너지는 이 과정에서 트리거(방아쇠, trigger) 역할을 하지만, 양식(장치)의 치료적 이점에 대한효과는 세포 활성화 증가이다 (Watson 2000, 2008, Dinno et al 1989, Leung et al 2004).
마이크로마사지(micromassage)는 최근에 중요성이 덜한 것으로 보여지는 기계적 효과이다. 본질적으로, 매질을 통해 주행하는 음파는 분자를 진동하게 하고, 아마 조직 액 교환을 강화하고 조직 이동에 영향을 주는 것으로 여겨진다. 이러한 원리에 대한 증거는 거의 없다.
