충격파, 초음파의 일종인가?

결론부터 말하자면 충격파는 초음파의 일종이 아니다.

보통 초음파라 오해하는 분들이 있는데 초음파는 충격파와 다른 존재이다.

위 그림의 왼쪽은 함포 사격을 할 때 바다에 이차적으로 발생하는 충격파를 의미하며
오른쪽은 사격할 때 발사되는 탄환 주위로 생기는 충격파를 설명하는 그림입니다.

충격파의 물리적인 특성

시간에 따른 충격파의 압력 (P)
노란 영역 (양압 positive pressure)
빨간 영역 (음압 negative pressure)

충격파의 물리적 특성을 살펴보면 이는 음파의 일종으로 매우 짧은 시간 (수 nanosecond 이내)에 500bar 정도의 높은 양압 (positive pressure)에 이르고 난 후 급격히 압력이 떨어져 음압 (negative pressure)으로 변형되어 수 microsecond 동안 유지되었다가 없어지는 특징적인 양상을 보인다.

위 설명드린 양압 시기와 음압 시기 모두 체내에 일정한 영향을 주지만
특히 음압 시기에서 조직 내에 무수한 micro bubble(미세방울)들을 형성하는데 이들이 주로 조직에 치료적으로
유리한 물리적 혹은 생물학적인 변화를 유도하게 된다.

충격파를 이용한 세포의 재생활동

세포 내 액체 성분에도 충격파가 가해지면 이러한 양상의 microbubble의 cavity(공동)들이 생기고 조직 내에서도 거시적인 공동들이 순간적으로 발생하여 이러한 생물학적 변화를 유도하는 것으로 보고되고 있는데, 세포 내에서는 주로 미토콘드리아에 microbubbel 들이 작용을 하여 여러 가지 신생 혈관의 생성을 유도하는 물질들을 생성하게 끔 유도한다.

예시로 그림에서 살펴보면 노란 영역이 분수 모양의 물기둥 표면보다 깊은 곳에 일시적으로 만들어진 진공 상태의 공간을 가리킨다.

즉, 퇴행성 변화란 세포가 늙고 지치고 손상되어 일을 하지 못하고 꾸벅꾸벅 졸고 있는 상태에 비유할 수 있을 것이고
여기에 충격파가 가해지면 마치 누군가가 졸고 있는 세포를 흔들어 깨우며 ‘자, 이제 일어나! 힘차게 일해야지!’
라고 강하게 격려하는 것과 같은 작용을 하여 노쇠한 세포가 다시 재생 활동을 시작하게 만드는 것으로 비유할 수 있다.

체외충격파가 재생 치료라는데 그 이유는?

조직으로의 혈액 공급을 증가시키는 것이 조직 재생의 중요한 기전이다.

재생 치료로서 통증과 석회를 감소시키는 역할을 한다는 것이 많은 문헌을 통해 보고되고 있는데, Wang 등은 역사상 유명한 실험 논문을 발표하였다. 그들은 토끼 실험에서, 우측 아킬레스건의 골부착부에 충격파를 주었고 좌측엔 충격파를 주지 않은 상태에서 양측의 조직 검사를 시행하였다.

그랬더니 충격파를 준 부위에서는 현미경상 새로운 혈관들이 왕성하게 증식되어 있는 것이 확인되었고, 면역조직화학적 분석 상 vascular endothelial growth factor(VEGF), endothelial nitric oxide synthase(eNOS), Proliferating cell nuclear antigen(PCNA) 같은 혈관 생성 관련 인자들이 높게 측정되었으며, 이러한 현상은 충격파를 주지 않은 왼쪽 다리에서는 발견되지 않았다.

이는 충격파에 의한 새로운 혈관의 생성, 즉 “neovascularization”을 의미하는 것이며 이를 통하여 조직으로의 혈액 공급을 증가시키는 것이 조직 재생의 중요한 기전이라 보고 하고 있다.

체외충격파에 대한 부가 설명

충격파 파형에 따른 구분

[ 집속형 focused ]

[ 방사형 radial ]

[ 평행형 parallel ]

체외충격파 치료,
잘 할 수밖에 없다.

집필도서 : 문상호 박사와 함께 하는
프롤로치료 & 체외충격파로의 여행

논문 : 체외중격파치료는 돌을 깨는 치료인가?
대한운동계줄기세포재생의학회지 제1권 제2호

의사를 가르치는 의사
문상호 박사의 이모저모