고강도 집속 초음파(HIFU)를 활용한 비침습적 지방융해

Abstract

본 논문에서는 고강도 집속 초음파를 이용한 비침습적인 지방융해시술을 효과적으로 수행할 수 있는 초음파 파라미터에 대한 연구를 수행하였다.특정한 조건에서 전달되는 초음파 에너지는 조직 내에 캐비테이션 효과를 유도한다. 캐비테이션 효과는 짧은 시간 동안 조직 내에 국지적으로 높은 에너지를 발생시킨다. 이렇게 발생한 에너지는 이론적으로 최고 5000℃의 온도까지 이를 수 있다고 알려져 있다. 본 논문에서는 위와 같이 캐비테이션 효과를 인해 발생한 국지적인 높은 에너지가 조직 내 지방의 지방산 분자간 공유결합에 영향을 주어 저분자 수준의 물질로 분해될 수 있다는 가능성을 검증하였다.실험에서 사용된 고강도 집속 초음파 트랜스듀서의 초점의 크기는 1mm×1mm×10mm 내외이며, 작은 초점크기 때문에 지방조직의 표면에 괴사 등의 부작용을 유발하지 않고 초점 부위의 지방만을 선택적으로 융해하는 것이 가능하였다. 또한 초음파의 열효과를 배제하고 캐비테이션의 기계적인 효과만으로 지방융해를 수행하기 위하여, 초음파 트랜스듀서의 공진 주파수, duty cycle, 반복 주기 및 음압의 파라미터를 조절하였다.이러한 파라미터를 에너지 기준으로 변환하여 표현할 수 있도록 트랜스듀서에 대한 calibration을 실시하여 음압을 측정하였다. 선행 연구로 초음파의 음장분포와 그에 따른 효과를 시각적으로 관찰하기 위하여 플라스틱 기반의 팬텀이 사용되었다. 또한 초음파 캐비테이션 에너지를 이용하여 지방융해를 유도하고 함량분석을 하기 위해서 인체의 지방조직과 가장 유사한 지방산 구성을 갖는 돼지의 지방조직이 시편으로 사용되었다. 실험을 통해 피부 및 주변조직에 손상을 입히지 않고 지방 융해를 유도하는 펄스반복주기, duty cycle 등의 파라미터를 결정하고, 이에 따라 지방 융해를 시행하였다.