관절 치료로 주목받는 체외충격파

"제조사마다 프로토콜이 다르지만 보통 한 부위에 500~1000의 횟수로 충격파를 적용 할 수 있다. 상처는 낮은 에너지로, 골절 및 골관절염 등에는 높은 에너지를 사용해야 한다."

체외충격파 치료 (Extracorporal Shock Wave Therapy)

(1) 체외충격파의 발전

체외 충격파 치료는 초음속 비행기나 폭발, 빛의 변화와 같이 극단적으로 압력이 변하는 기체, 액체, 고체형태의 탄성체에서 생성된 강한 압력을 가진 초음파 충격 에너지를 한 초점에 집중시켜 손상된 조직의 재생을 유도하는 비침습적인 치료요법으로써 1976년 사람에서 신장과 담관의 결석을 분해하는데 사용된 이래 다양한 분야에서 새로운 치료방법으로 시도되고 있습니다. 1995년 독일충격파학회에서는 견관절 석회성 건염, 족저근막염, 주관절 외상과염 그리고 가관절증에 체외충격파 치료가 사용될 수 있음을 보고하였고, 2000년대 미국 FDA(Food and Drug Administration)에서 만성 족저 근막염의 치료수단으로 체외충격파를 승인하였습니다. 동물의 쇄석술 연구중 골반에 대한 충격파의 영향으로 뼈에 대한 치유를 향상시키는 것을 확인하게 되었습니다. 이들 연구에서 체외 충격파에 노출된 뼈가 현저한 골 형성반응 특히 가골형성 및 뼈 리모델링이 된다는 것을 알게 되었습니다. 체외충격파의 사용은 지연유합 및 비유합성 골절뿐만 아니라 발바닥 근막염, 석회화된 건염 및 대퇴골두 괴사와 관련된 통증과 같은 사람의 근골격계 질환의 치료를 위해 사용하고 있습니다. 동물에서는 주로 말에서 사용되고 있었으나, 최근에는 반려견의 관절염, 건염, 인대손상등에 사용되고 있습니다.

(2) 발생원리

체외 충격파는 신체 외부에서 생성되는 고압 및 고속의 음향파입니다. 이 파동은 고진폭 음압 (20-100 메가 파스칼 [MPa])과 약 5-10 나노초의 짧은 형성 시간, 약 10 MPa 음의 편향으로 기준선에 대한 지수함수형 감쇠와 300나노초의 사이클 타입으로 특징 지어집니다. 이 압력 파는 주파수가 낮고 조직 흡수가 적으며 열 효과가 없기 때문에 초음파와 다릅니다. 체외충격파는 그 발생 기전에 따라 크게 세 가지로 나눌 수 있는데, 물을 이용한 전기적 스파크에 의한 충격파가 발생하는 전기수압방식(electro-hydraulic type), 고빈도 고에너지 펄스에 의해서 발생하는 압전기 방식 (piezoelectric type), 전기 충격이 금속성 막을 움직일 때 발생되는 전자기 방식 (electromagnetic type)이 있습니다. 충격파는 각각의 발생 방식에 따라 치료 부위의 압력 분파가 다르다고 보고되며, 초당 충격파 횟수, 유속밀도와 초점 크기 등으로 정의되는 에너지 총량, 충격파 유도방법에 따라 치료 효과의 차이가 있다고 알려져 있습니다.

(3) 체외충격파의 종류

체외충격파는 발생하는 원리에 따라 크게 초점형(Focus type)과 방사형(Radialtype)으로 나눌 수 있습니다. 초점형은 집진판을 통해 충격파를 한 지점으로 모으는 방식이고, 방사형은 진자 등을 이용해 공기를 압축해 충격파를 발생시키는 방식입니다. 때에 따라서 초점형은 고에너지 체외 충격파, 방사형은 저에너지 체외 충격파로 불리어지기도 합니다. 체외 충격파 치료시 충격파를 집중시키는 위치를 focal area라고 하며 이는 최대 방출에너지의 80%가 도달하는 영역을 말합니다. Focal area에서의 에너지는 impulse당.energy flux density(EFD)로 정의하며 단위면적당 Joule로 기록 합니다. 일반적으로EFD가 0.1 mJ/mm2 미만인 경우를 저에너지 충격파로 0.2 mJ/mm2에서 0.4 mJ/mm2 인경우를 고에너지 충격파로 분류합니다. 초점형 체외 충격파는 보다 깊은 조직까지 도달할 수 있는 반면 방사형 체외충격파는 체내에서 5~10mm가량만 도달할 수 있습니다. 

따라서, 초점형 체외충격파는 골절이나 무혈성 괴사와 같이 체내 깊은 조직에 사용되며, 방사형은 근육이나 연부조직의 통증에 주로 사용됩니다.

(4) 작용기전

체외충격파 치료가 어떻게 근골격계 질환에 있어서 치료 효과를 나타내는지 잘 알려져 있지 않지만, 몇 가지 가설과 이론이 설득력을 얻고 있습니다. 미세손상이론은 체외충격파 에너지가 병변 부위에 반복적으로 조사되어 미세손상을 유발하여 신생혈관 생성을 유도하여 조직의 치유가 촉진된다는 것입니다. 만성통증에 대한 중추신경계의 인지 저하 이론은 충격파에 의해 발생한 병변부위의 미세 염증이 만성 통증에 반응을 보이지 않던 뇌에 병변조직의 치유 반응을 하라는 명령을 보냄으로써 병변 부위에 호전이 이루어진다는 이론으로 알려져 있습니다. 마지막으로 공동화 현상 파쇄이론은 충격파가 통과할 때 분자들이 진동하여 공동화 거품인 기포를 만들게 되는데 이 기포는 석회성 결절을 분쇄시켜 제거합니다. 토끼에서 우측 아킬레스건의 골부착부에 충격파를 주고 좌측엔 충격파를 주지 않은 상태에서 양측의 조직검사를 시행하였는데 충격파를 준 부위에서는 현미경상 새로운 혈관들이 증식되어 있는 것을 확인하였고 면역조직화학분석상 혈관생성 관련 인자들이 발견되었습니다. 이는 충격파에 의한 혈관의 생성을 의미하는 것이며 조직으로의 혈액 공급 증가와 조직 재생의 중요한 기전으로 생각할 수 있습니다. 충격파는 에너지의 소실 없이 연부조직을 통해 전파될 수 있는 일종의 음파인데, 이러한 현상은 신체조직들이 유사하게 음향에 대하여 저항을 지니고 있기 때문에 가능합니다. 따라서 충격파가 각기 다른 저항을 가진 여러 조직을 통과할 때 일부는 방출되고 일부는 반사되며 어떤부분 진행하게 되는데 석회성 결절이나 요로결석과 같은 진행을 방해하는 장애물이 충격파에 도달하면 여분의 모든 에너지를 방출하게 되기 때문에 충격파에 의해 석회성 결절이나 요로결석이 제거됩니다.

(5) 체외충격파의 적용

체외충격파는 대부분의 반려견에게 진정이나 마취가 필요 없으며 단시간에 적용함으로 비침습적인 재활치료 방법이 될 수 있습니다. 체외충격파의 강도는 환자의 반응을 확인하면서 조절할 수 있으며 공기와의 접촉을 없애기 위해 피부와 어플리케이터 사이에 초음파 젤을 사용해야 합니다. 관절에 사용할 경우 관절낭에 포커스를 맞춰야 하며 인대 또는 심한 부상, 통증, 부종이 있는 환자는 병변 부위보다 먼 위치에서 접근해야 합니다. 치료프로토콜은 제조사마다 다르지만 보통 한 부위에 500~1000의 횟수로 충격파를 적용하게 됩니다. 상처는낮은 에너지로, 골절 및 골관절염 등에는 높은 에너지를 사용해야 합니다. 최적의 치료횟수는 환자의 상태마다 다르지만 보통 주 2~3회 정도가 권장됩니다. 흔하게 일어날 수 있는 부작용으로는 고에너지 체외충격파 적용시 점상출혈과 타박상이 발생할 수 있으며 이 외에 특별한 부작용 보고는 되어있지 않습니다.

① 진통(Analgesia)

진통 및 조직치유에 대한 기전 역시 명확히 밝혀지지 않았지만 위에 언급한만성 통증에 대한 중추신경계의 인지저하 이론으로 설명이 가능합니다. 사람의 경우 급성보다는 만성적인 영향을 받은 환자에서 일관된 통증 감소효과가 입증되었습니다. 충격파는 사이토카인(Cytokine)의 생성 및 성장인자,내피산화질소 합성효소(eNOS)와 골형성단백질(BMP)를 유도하여 이러한 인자들로 인해 단기 진통과 함께 염증 부종감소 효과가 있습니다.

체외충격기의 효과에 대한 연구등에 의하면 체외충격치료는 통증감소 기능을 억제하는 신경 부위에 세로토닌의 활성도 증가로 일어난다고 밝혀졌습니다. 이러한 이유로 사람에서는 족저근막염의 통증감소에 코티솔주사보다 체외충격파가 더 효과적이었다고 보고하고 있습니다.

② 연골 및 연골세포 (Cartilage and Chondrocytes)

체외충격파는 골관절염과 같은 관절상태에 대한 효과적인 치료방법으로 주목받고 있습니다. 연구자들에 의하면 고관절염에 충격파를 적용할 경우 21일째 효과가 우수했으며, 98일 동안 유지되었다고 합니다. 충격파는 골관절염의 진행을 감소시켜 골관염에 유용한 치료방법임을 알게되었습니다. 또한 고관절의 관절염으로 고통받는 16마리의 반려견을 대상으로 체외충격파를적용한 결과 통증 감소와 대퇴근력 향상의 장기적인 효과를 밝혀 내기도 하였습니다. 체외충격파를 골관절염에 적용할 경우 통증감소의 효과로 보행개선 및 근력증가와 함께 관절의 안정과 기능이 모두 향상되었습니다. 따라서 골관절염에 체외충격파를 사용할 경우 관절의 가동증가와 근력향상, 파행이 개선되는 등 다양한 고관절염을 치료하는데 효과적인 방법입니다.

③ 힘줄과 인대 (Tendon & Ligaments)

힘줄과 인대에 체외충격파를 적용하게 되면 신생혈관의 형성을 촉진시켜 힘줄 세포의 증가와 함께 조직재생이 더불어 일어나게 됩니다. 힘줄과 인대는혈관이 매우 적은 조직으로 이 부위에 손상이 발생하게 되면 통증과 파행을 동반하게 되며 치유기간이 상대적으로 길어집니다. 힘줄과 인대가 50% 이상의 손상을 받게 된다면 최소 6개월에서 1년 이상의 치유 기간이 필요합니다. 오랜 치유기간에도 불구하고 100% 완전한 조직재생을 이뤄지지 않습니다. 체외충격파의 신생혈관 형성의 효과로 인해 십자인대파열, 슬개골탈구 수술 후 적용하게 된다면 뼈와 그 주변의 힘줄과 인대에도 빠른 치유반응을 기대

할 수 있습니다. 활동성이 많은 반려견은 어깨인대손상, 무릎인대 손상과 같은 인대손상이 많이 나타나게 되며, 만성적인 힘줄과 인대손상(염증,파열) 환자에게 체외충격파 치료를 실시하게 되면 좋은 효과를 볼 수 있습니다.

④ 지연성 골유합 및 골절치료 (Bone healing)

제한적이긴 하지만 체외충격파는 비수술적인 골절 치유에 효과적인 치료방법이기도 합니다. 대퇴골절에 대한 체외충격파의 시행에서 골절 부위의 골강도 및 골밀도의 증가 등이 임상적, 방사선학적으로 좋은 결과가 보고되어 있습니다. 이는 세포간 신경전달 경로를 활성화시켜 뼈가 되는 골모세포의 증식 및 분화를 유발하고 골절부위의 혈관형성 및 골민도 증가와 골강도가 증가되어 뼈의 생역학적 특성을 향상시키는 작용으로 나타나고 있습니다. 지연성 골유합이나 골절 후 치료로 체외충격파를 사용시 통증감소, 혈액순환 촉진, 골조직 유발인자 촉진 등의 효과가 나타나게 되어 지연성유합이나 부전유합, 피로골절 등에 있어 안전하고 효과적인 방법으로 사용되고 있습니다.

사람에서는 골다공증성 골절에 저강도 에너지의 체외충격파가 효과적이었다는 보고가 있습니다.

⑤ 연부조직과 상처치유 (Soft tissue and wound healing)

체외충격파가 미세손상을 통해 신생혈관의 발생을 유도하고 조직재생을 촉진시킨다는 사실이 밝혀지면서 연부조직 창상의 치유에 자연스럽게 사용되고 있습니다. 연구에 의하면 사람의 당뇨성 발 궤양치료시 충격파와 고압산소 치료의 효과를 비교한 결과 체외충격파가 보다 우수했다는 보고가 있습니다. 피부궤양환자들에게 사용할 경우 뚜렷한 삼출액 감소, 육아조직의 증가, 창상의 크기 감소와 더불어 통증 감소 효과가 있습니다. 상처조직에 저강도의 충격파를 자주 사용하게 될 경우 상피재생 효과와 상처 크기의 감소효과가 뚜렷하게 나타납니다.

(6) 체외 충격파의 금기 사항

이러한 우수한 효과를 가진 치료방법임에도 몇몇 금기사항을 주의해야 합니다. 면역매개성 관절질환, 감염성 관절염, 종양 부위의 사용은 금지 해야 합니다. 또한 불안정 골절, 명확하게 신경학적 손상이 밝혀지지 않은 환자, 가스로 채워진 기관, 폐, 뇌, 심장, 주요혈관 및 임신자궁에서는 사용해서는 안 됩니다.

(7) 결론

체외 충격파 치료는 반려견 재활에 여러 응용 분야를 가지고 있습니다. 상처 치유, 골관절염, 지연 및 비유합 골절, 인대 및 힘줄 상태는 ESWT 치료에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보입니다. 또한 연구에 의하면 진단된 손상받은 척수 질환 환자에게도 좋은 치료반응이 확인되었습니다. 반려견은 소형품종부터 대형 품종까지 다양하게 존재하므로 골, 관절, 신경관련 질병에 대한 최적의 치료를제공하기 위해 에너지 수준, 충격 횟수 및 적용 빈도에 관한 임상 프로토콜이 필요합니다.

                                                                                                                                 다음호 계속