[표준이 힘이다] (20) 초음파와 인체영향

표준과학연구원에서 개발한 ‘초음파 파원측정시스템’으로 초음파진단기의 출력을 측정하고 있다.

초음파가 의학분야에 이용되기 시작한 역사는 그리 오래 되지 않았다. 초음파가 인간의 생체조직에 영향을 미친다는 것은 초음파 변환기 근처의 작은 물고기가 죽는 것을 보고 알았다. 본격적인 연구는 진공관의 개발 이후로 주파수와 전압 증폭이 용이해진 때부터다. 지난 27년 미국의 로버트 우드(Robert Wood) 등은 초음파가 생체조직에 미치는 영향을 조사해 약 300㎑의 초음파를 수 분간 쬐였을 때 작은 물고기와 개구리들이 죽는 것을 관찰했다. 30년대말 초음파를 이용한 질병 치료의 사례가 보고 됐고 40년대 초음파 진단장치가 개발돼 세인의 관심을 끌었다. 90년대 이후 국내 병원에서도 초음파 영상진단기는 필수 진단기기로 자리잡았다. 초음파는 서로 다른 조직의 경계에서 일부 반사되고 나머지는 투과된다. 이 과정에서 조직의 온도 증가와 역학적인 힘의 발생 등과 같은 현상이 함께 나타난다. 뿐만 아니라 산란과 도플러 효과에 의해 주파수 스펙트럼이 변하는 현상도 나타난다. 이러한 초음파의 특성을 이용해 초음파 영상진단기술과 심장혈류 이상 및 골다공증 진단 기술이 개발돼 활용되고 있다. 또한 초음파를 인체 내부의 환부에 집속시켜 선별적으로 가열, 물리치료 효과나 지방유화 또는 암치료 기술도 개발됐다. 더 나아가 인체를 절개하지 않고 체외 충격파로 담석을 깨는 치료방법까지 개발되어 있다. 최근에는 나노 기술과 접목, 환부에 선별적으로 작용하는 약물전달 기술 개발이 진행 중이다. 이처럼 초음파는 작은 에너지로 인체에 손상이 없이 여러 가지 진단을 할 수 있을 뿐만 아니라 큰 에너지로 세포를 죽이거나 담석을 깨는 등의 치료도 가능하다. 현재까지는 국내에서 의료용 초음파에 의한 피해 사례는 뚜렷이 나타나고 있지 않다. 그러나 산업현장에서는 고출력의 초음파가 세정ㆍ용접ㆍ절단ㆍ화학반응 등에 활용되고 있음을 감안할 때 초음파 사용이 무조건 안전하지는 않다는 것을 알 수 있다. 인체 내의 담석을 파괴하는 충격파 쇄석기와 인체 내의 종양을 가열ㆍ응고시켜 개복수술을 하지 않고서도 암 조직을 제거하는 기술 등에서 보듯이 초음파는 강력한 에너지를 인체에 전달할 수 있지만 잘못 다루어지면 심각한 위험을 끼칠 수 있다. 의료용 초음파의 출력을 진단수준, 치료수준 등으로 나누어 범위를 설정하고 이에 맞게 사용하는 것은 매우 중요하다. 2003년 첨단 의료장비의 관리를 위해 의료기기법이 제정되어 현재 시행되고 있다. 후원:한국표준과학연구원