[초음파 검사] 초음파 검사의 원리와 종류

목차

1. 초음파 검사란?

초음파 검사는 가장 많이 사용되는 의료 영상 기술 중 하나이다. 주로 다음의 용도 사용된다.

• 태아의 크기와 모양 확인
• 태아의 성별 확인
• 태아의 위치 및 자세 확인
• 혈류의 속도 측정 및 혈관 검사
• 심장의 구조 확인
• 신장 결석 확인
• 전립선 암 초기 검출

이 외에도 다양한 분야에서 사용되고 있다.

초음파 검사의 원리/출처:how stuff works

2. 초음파 검사의 구성 및 원리

초음파 검사는 다음의 부분들로 구성된다.

• 변환기 프로브
• 중앙 처리장치
• 변환기 펄스 제어
• 디스플레이

변환기 프로브

변환기 프로브는 초음파의 주요한 부분이다.

변환기 프로브/출처:FDA

이 부분에서는 음파를 형성하고 그것이 메아리쳐서 다시 돌아온 음파를 수신한다.
음파를 형성하는 것은 압전효과를 이용한다. 석영으로 제작된 압전 결정에 전류가 흐르게 되면 빠르게 모양을 바꾸면서 음파를 발생시킨다. 반대로 음파나 압력파가 결정체에 닿으면 전기를 방출한다. 이를 측정하면 메아리쳐서 돌아온 음파의 강도와 시간을 알 수 있다.

변환기 프로브는 다양한 모양과 크기가 있으며, 모양은 프로브를 통해 확인할 부위에 따라 다른형태를 사용한다.

중앙 처리 장치

중앙처리장치/출처:vinod medical systems

중앙 처리 장치, 다른말로 CPU는 변환기 프로브로부터 수신한 전기 펄스를 이미지화 하는 등의 데이터를 처리한다. 프로브에 가하는 전류의 크기를 결정할 수도 있다.

디스플레이

디스플레이/출처:Dia

중앙 처리 장치가 이미지화한 데이터를 보여주는 모니터이다. 사용자는 디스플레이를 통해 초음파 이미지를 볼 수 있다.

정리하자면 다음과 같다.

1. 프로브의 결정체에 전류를 흘려주어 압전 효과를 유도한다.
2. 전류가 흐르는 결정체는 빠르게 모양이 바뀌면서 음파를 형성한다.
3. 이를 인체에 조사하면, 조직에 맞고 튕겨나 다시 돌아온다.
4. 메아리쳐서 돌아온 음파가 프로브의 결정체가 만나면 전류를 형성하게 된다.
5. 형성된 전류를 중앙 처리 장치가 영상화한다.
6. 이 데이터를 디스플레이를 통해 사용자에게 전달한다.

 

3. 다양한 초음파 검사의 종류

3-1. 3차원 초음파

여러개의 2차원 이미지를 합쳐 3차원화 시키는 초음파 검사이다.
인체 표면을 따라 프로브를 이동시켜 영상을 획득하거나, 프로브를 삽입하고 회전시켜 영상을 얻는다. 이 영상을 특수한 컴퓨터의 소프트웨어를 사용해 3차원화 시키는 것이다.
3차원 초음파는 다음의 상황에서 사용된다.

• 암 조기 발견 양성 종양 발견
• 전립선 검사의 종양 조기 발견
• 유방의 검출 가능한 생체 검사의 병변 발견
• 태아의 시각화, 이를 통해 태아의 비정상적인 발달을 관찰할 수 있음.(특히 얼굴)

3-2. 도플러 초음파

도플러 초음파는 도플러 효과를 이용하는 초음파 검사이다.
도플러 효과는 물체가 움직일때, 음파를 반사하면 그 값이 변화한다는 것이다. 흔히 이 효과를 설명하기 위해 응급차의 사이렌 소리를 예로 든다. (응급차가 나에게 다가올 때는 소리가 크고 주기가 빠른 반면, 멀어질 때는 소리가 작아지고 주기가 늦춰진다.)
초음파도 음파의 일종이기에 도플러 효과를 따른다. 초음파를 반사하는 물체(피 속의 헤모글로빈)가 움직이면 그 값이 변한다.
수신한 초음파가 부딫혀 돌아왔을때, 프로브에 가까워지고 있다면 높은 초음파를, 멀어지고 있다면 낮은 주파수를 보인다.

도플러 초음파 검사는 주로 혈류의 속도를 측정하는 용도로 사용한다.

4. 초음파 검사의 부작용

초음파 검사가 이루어지기 위해서는 초음파라는 에너지가 환자의 몸에 조사되는 것이기에 많은 우려가 있었다. 실제로 몸속 조직 특히, 물을 많이 포함한 조직에서는 초음파의 에너지를 흡수해 온도를 흡수할 수 있다.(이를 이용한 치료 방법도 존재)
다만 몸에 흡수되어 눈에 띄는 온도의 상승이 일어나기 위해서는 강도 높은 초음파가 조사되어야 하나, 초음파 검사에 사용되는 것을 그 정도로 에너지가 크지 않다. 또한 계속해서 발전되고 있는 기술로 그 정도가 덜해지고 있기 때문에 부작용에 대해서는 거의 걱정을 하지 않아도 된다.

부작용이라기 보다는 초음파 검사의 한계에 가깝긴 하나, 폐나 머리처럼 뼈에 가려진 부위를 촬영하기 어렵다는 단점이 있다. 이는 음파가 공기나 뼈를 통해 전달되기 어렵다는 특성 때문이다. 이 경우에는 X-rya혹은 MRI를 촬영하는 것으로 해결한다.

 

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