비뇨기초음파 핸드북 2015 기본물리

• 기본물리

① : 초음파란? 초음파는 사람이 들을 수 없는 높은 진동음역의 음파를 말하며 주파수 가 초당 20,000번이 넘는 음파를 말한다. 초음파는 종파이며 이것은 매질 내 입자의 운동방향이 초음파 파동의 운동방향과 같다는 것을 의미한다. 소리는 소밀이 반복되는 모양으로 전달되며 파장은 최고점 간의 거리이고, 주파수는 1초 동안 움직인 cycle의 수이다.

• 주파수가 초당 20,000번이 넘는 음파

• 초음파는 종파 : 매질 내의 입자의 운동방향이 파동의 운동방향과 동일

• 소리는 소밀이 반복되는 모양으로 전달

• 최고점 간의 거리가 파장, 1초 동안 cycle의 수를 주파수 (1/T)

복부 검사에서 흔히 사용하는 4 MHz(mega-hertz) 주파수 probe는 1초 에 4,000,000 사이클의 소리 진동이 발생한다는 의미이다. 고환 초음파에서 사용하는 8 or 12 MHz probe에서는 1초에 8,000,000 or 12,000,000 사이 클의 소리 진동이 발생한다.

• 기본물리 ② : 초음파와 조직 간의 상호 작용 초음파 펄스가 조직을  통과하여 멀리 갈수록 약해지는데 이를 감쇠 (attenuation)라 한다. 감쇠는 주로 반사, 굴절, 흡수 및 산란의 과정을 통 해 일어나며, 반사와 산란을 이용하여 초음파 영상을 만들게 된다. 반사는 서로 다른 두 매질의 경계 면에서 이루어지고 초음파 영상에서 두 장기 간의 경계를 구분할 수 있게 해준다. 산란은 인체 장기의 조직 질감이 나 조직 특성을 표현하며 renal or testicular echotexture를 나타낸다.

• 기본물리 ③ : 초음파의 반사 작용 두 물질의 경계 면에서 음향저항(acoustic impedance)의 차이 정도에 따라 반사가 이루어지는데, 음향저항 차이가 클수록 반사가 많이 이루어진다. 인 체 연부조직과 음향저항이 큰 공기나 뼈는 대부분 초음파를 반사시킨다. 이 럴 경우 투과되는 음파가 없기 때문에 대부분 반사된 부위 아래의 장기는 영 상을 만들 수가 없다. 그래서 탐촉자와 환자의 피부 사이에 소량의 공기라 도 끼어드는 것을 방지하기 위해 항상 gel 같은 결합물질을 사용한다. 예로 간과 폐의 경계 면에서 약 99.9%가 반사되고 약 0.1%만이 투과가 된다. 투과되는 것이 없기 때문에 폐에 대한 영상을 얻을 수 없다. 간과 신 장과의 경계 면에서는 약 0.1%가 반사되고 99.9%가 투과되는데, 이 투과된 초음파는 신장의 영상을 얻는 데 사용된다.

• 기본물리 ④ : Acoustic enhancement & posterior shadowing 초음파가 체내를 이동하다가 담석이나 뼈 같은 강한 음향 반사계면을 만 나면, 대부분 반사하거나 흡수되어 그 후방으로 충분한 강도의 음파가 들 어가지 못하여 후방 정보를 얻을 수 없게 된다. 영상에서는 후방 부분이 상 대적으로 저에코로 보이게 되어 마치 그림자가 생긴 것처럼 보이는데 이를 posterior shadowing이라 한다. 이 현상을 잘 이용하면 음파를 감쇠시킨 조직의 성질을 알아 낼 수 있는데, 대표적인 예가 담석 또는 전립선의 석회 화이다. 순수 액체 내에서는 연조직과 비교하여 음파의 감쇠가 거의 일어나지 않 는다. 초음파 영상에서 낭성 구조물 후방에서 낭성 구조물의 직경에 해당하 는 만큼 주변에 비해 감쇠가 덜 된 음파를 맞이하게 된다. 영상에서는 주변보다 높은 에코의 영역이 생기게 되는데 이를 acoustic enhancement라고 한다. 이 음향 증강은 상대적인 현상이며 실제로 음파 의 세기가 증가하는 것은 아니다. 신장 낭종을 볼 때 유용하다.