Chapter 3

의용전류

(Electrotherapeutic Current)

의용전류

• 치료를 목적으로 사용하는 전류

• 전기자극치료기의 출력

의용전류의 분류

• 직류(Direct Current, DC)

• 교류(Alternating Current, AC)

• 맥동전류(Pulsed/Pulsatile Current, PC)

잘못된 분류/용어

• 상업적인 상표명/제조업자들에 의해 명명됨

• 임상적으로 널리 사용되고 있으나 부적절한 분류임– 저전압(Low Voltage)– 고전압(High Voltage), – 간섭전류(Interferential Current, IFC)– 러시안 전류(Russian Current)– 신경근전기자극(Neuromuscular Electrical Stimulation)– 경피신경근전기자극(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation,

TENS)– 극저전류신경자극(Microelectrical Nerve Stimulator, MENS)

직류 전류(Direct Current, DC)• 전기/전자공학에서의 정의

– 크기와 방향이 일정한 전류

• 의용전류로서의 정의• 1초 이상 한 방향으로 흐르는 전류

– 전류의 흐름이 바뀌지 않고 하전된 입자 (charged particles)들이 한방향(unidirectional)으로 지속적으로 흐르는 전류

– 1초 이상 한 방향으로 흐른 다음 극성이 바뀌는 전류

• 고전적 용어– 평류 전류 (Smooth Current)– 갈바니 전류 (Galvanic Current)– 연속 전류 (Constant Current)

• 지속형 직류(Continuous Direct Current, CDC)• 역전형 직류(Reversed Direct Current, RDC)

지속형 직류와 역전형 직류• 지속형 직류(Continuous Direct Current)

– 1초 이상 한 방향으로 흐르는 전류– 극성이 바뀌지 않고 한 방향으로 일정하게 흐르는

직류• 역전형 직류(Reversed Direct Current)

– 1초 이상 한 방향으로 흐른 다음 극성이 바뀌는 직류

변형 직류 전류• 단속형 직류(Interrupted Direct Current) : 지속형 직류를 약 1초 혹은

1초이상의 간격으로 단속하여 중간에 전류의 흐름이 잠시 중단되도록 한 직류

• 경사형 단속직류(Ramped Direct Current) : 전류의 시작부분과 끝부분에서 완만한 상승과 하강이 일어나도록 고안된 전류

• 경사형 역전단속직류(Ramped, Reversed Direct Current) : 경사형 단속 직류가 1초 혹은 1초이상 흐른 다음 방향이 주기적으로 바뀌는 직류

직류의 임상적 활용

• 전극아래 잔류 전하를 생성시켜 화학적 효과를 유발

• 피부를 통해 약물 흡수(이온도입법)

• 시간에 따라 전류를 적당히 단속시켜 탈신경 근을 치료하는 데 사용

교류(Alternating Current, AC)• 전자의 흐르는 방향과 전류의 크기가 일정한 주기

에 따라 연속적으로 바뀌는 전류

• 최소한 1초 이내에 한 번 이상 하전된 입자의 흐르는 방향이 바뀌고 한주기(one cycle) 내에서는 단속이 없는 양 방향성(uninterrupted bidirectional flow)전류

• 대칭형, 비대칭형

교류(Alternating Current, AC)

• 화학적 효과가 거의 없음– 각 위상마다 전류가 흐르는 방향이 바뀌므로 전극 밑

조직내에서의 잔류효과가 없어 전하의 축적이 없음

• 임상에서 사용하는 교류형 자극기– 간섭전류치료기, 러시안 전류치료기

– 교류를 기본전류 혹은 반송전류로 하여 맥동 혹은 파열형태로 사용

맥동전류(Pulsed Current)• 직류와 교류와는 달리 아주 짧은 시간 동안(1

msec 또는 1 μsec 이하) 하전된 입자가 주기적으로 단락(Interrupt) 되면서 한 방향 혹은 양방향으로 흐르는 전류

• 맥동(Pulse)전류의 구성– 파형과 관계없이 짧은 시간 동안 신호가 나타나는

것– 몇 msec에서 몇 μsec 의 아주 짧은 기간 동안 지

속되는 개개의 맥동으로 구성– 하나 혹은 그 이상의 위상(phases)을 가지고 있음

• 맥동열(pulse train): 개개의 맥동이 직렬로연결되어 있는 것

맥동전류(Pulsed Current)• 맥동전류의 전기화학적 반응(electrochemical

reaction)– 단방향(단상) 맥동

-음극 효과(Cathodal Effect)-양극 효과(Anodal Effect)

– 양방향(이상) 맥동

-양극와 음극의 특성을 교대로 가짐

맥동 전류와 교류 전류의파형 특성

전기치료와 관련된 여러가지 매개변수

단일맥동(single pulse)과 관련있는변수들

• 파형(wave form)

• 위상과 맥동(phase and pulse)

• 파형의 선택(waveform selection)

• 진폭(amplitude)

• 강도 증가시간과 감소시간

• 맥동내 간격(intrapulse interval)

• 기간(duration)

파형(Waveform)

• 파형은 맥동의 시각적 표현

• 진폭과 전하의 맥동시간(Pulse Duration)을 표현하는 공간적 그림(Spatial Drawing)

• 단일맥동파형의 분류

단일 맥동파의 파형 분류

단상파형(Monophasic Waveform)

• 기저선을 중심으로 음 혹은 양, 한 방향으로만 전류가 흐름

• 하나의 맥동에 하나의 위상을 가지는 파

• 극성효과(Polarity Effects) 거의 없음– 전류지속 시간이 매우 짧아

• 맥동형 단상

-전류의 지속시간이 1초 이하

• 단속형 직류

-전류의 지속시간이 1초 이상 지속

양상파형(Biphasic Waveform)• 양과 음이 반복되면서 두 방향으로 전류가 흐르고

두 개의 위상을 가지는 파형

• 종류– 대칭형 양상 파형

(symmetrical biphasic pulse) – 비대칭 양상 파형

(asymmetrical biphasic pulse)– 다상파형

(polyphasic waveform)

대칭형 양상 파형(Symmetrical Biphasic Pulse)

• 맥동의 두 위상과 형태가 정확하게 일치

• 화학적 효과가 나타나지 않음

• 전하의 농축이 없으며, 총전하 (net charge) 는 0

비대칭 양상 파형(Asymmetrical Biphasic Pulse)

• 맥동의 두 위상과 형태가 동일하지 않는 경우

• 균형적 비대칭성 양상 맥동 (Balanced asymmetrical biphasic pulse)– 두 위상의 맥동이 생긴 모양이나 형태가 서로 다르면서도 한위상

의 전하량과 다른 위상의 전하량이 전기적으로 동등한 경우– 두 위상의 전하량이 같은 경우– 총 전하량은 0

• 불균형적 비대칭성 양상맥동 (Unbalanced asymmetrical biphasic pulse) – 두 위상의 전하량이 다른 경우– 두 위상의 전하량 차이가 남음– 감응전류(faradic current)

다상파형(Polyphasic Waveform)• 하나의 맥동에 3개 이상의 위상이 형성되는 파형

(+) 위상, (-) 위상, (+) 위상(-) 위상, (+) 위상, (-) 위상

• 파열파 또는 돌발파 (Burst)– 몇 개의 위상이 한 군을 이루면서 단일 맥동처럼 작용

• 모든 다상파형은 돌발파에 속하지만, 모든 돌발파가 다상파형은 아니다

• 간섭전류치료기, 러시아전류치료기

위상과 맥동

• 조직에서 나타나는 맥동의 생리적 효과는맥동의 매개변수(pulse parameter)에 의해서가 아니라 위상에 의해서 결정

파형의 선택

• 지금까지의 연구 결과에 의한 결론은 환자

에게 직접 여러 파형을 적용하여 본 후 환

자가 가장 편안하다고 말하는 파형을 선택

하여 치료에 임하는 것이 좋음

• 일반적으로 대칭형 양상파형이 좋은 감각

을 나타내는 것으로 알려져 있다

진폭(Amplitude)

• 환자에게 적용되는 파형의 전류 혹은 전압의 크기 혹은 강도

• 종류

– 정점진폭(Peak Amplitude)– 정점간 진폭(Peak-to-Peak Amplitude)– 실효치 진폭

정점 진폭(Peak Amplitude)

• 맥동의 단일 위상으로부터 유도된 최대 전류 혹은 전압

• 전기자극의 크기

• 전류가 침투하는 깊이와 비례, 정점진폭이높으면 높을 수록 전류가 더 깊게 침투

• 측정 : mA 혹은 μA, 전압

맥동 진폭 특성

[A:정점 진폭, B:정점간 진폭]

정점진폭(Peak amplitude)

전기자극에 대한 조직의 반응- 역치 이하의 너무 낮은 자극 정점진폭 : 조직을 흥분시키지 못함- 너무 높은 정점진폭 : 통증을 유발하여 기대하는 반응을 얻지 못함.

전류의 크기는 섬유의 직경(fiber diameter)에 반비례함.

신경섬유의 해부학적 위치에 따른 전기자극의 영향- 진폭이 서서히 증가 : 감각신경들이 각 흥분반응을 선택적으로 구별함.- 진폭이 빠르게 증가 : 모든 신경섬유들이 동시에 역치에도달하기 때문에 감각별로 구별이 어렵게 됨

감각섬유들: 운동섬유들보다 낮은 역치를 가짐운동신경들보다 전극에서 가까운 표층에 위치함.

Clinical Level stimulation

Subsensory(역치하감각) No nerve fiber activation

No sensory awarenessSensory(감각) Nonnoxious paresthesias

Tingling, prickling, pins and needlesCutaneous A-beta nerve fiber activation

Motor(운동) Strong paresthesiasMuscle contractionA-alpha nerve fiber activation

Strong, uncomfortable paresthesiasNoxious(유해반응) Strong muscle contraction

Sharp or burning pain sensationA-delta and C-fiber activation

진폭(Amplitude) 자극의 임상수준(Clinical levels of stimulation)

정점 간 진폭(Peak-to-Peak Amplitude)

• 양상 맥동 혹은 교류의 한 주기 내에 포함된각 위상의 정점진폭을 합한 최대 전류 혹은최대 전압

• 각 위상의 정점진폭은 위상들 사이의 전류강도 차이를 결정할 때 서로 비교할 수 있는 지표가 된다

• 맥동의 강도를 나타내는 것은 아님, 즉 자극의 크기가 아니다.

맥동 진폭 특성

[A:정점 진폭, B:정점간 진폭]

실효치 진폭(Root-Mean-Square Amplitude, RMS)

• 실제 조직에 전달되어 반응을 나타내는 효과 전류의 크기

• 효과 전류(Effective Current, IRMS)– 같은 정도의 전류 혹은 전압에 의해 생기는 저

항 내에서 생산되는 열의 양으로 결정되는 실효치

실효치 진폭(Root-Mean-Square Amplitude, RMS)

• 맥동 전류와 비대칭파에서의 실효치 진폭

– A, B: 각 위상 전류 크기

2

22 BAIRMS

강도 증감 시간(Rise and Decay Time)

• 강도 증가시간(Rise Time)– 한 위상의 진폭이 0에서부터 정점 진폭에 이를 때

까지 소요되는 시간

• 강도 감소시간(Decay Time)– 한 위상의 진폭이 정점 강도에서 0으로 감소할 때

까지 소요되는 시간

강도 증감 시간

[C:강도 증가시간, D:강도 감소시간]

증가율(rate of rise) : 강도가 증가되는 속도

• 흥분성 신경조직의 활동에 직접적인 영향을미침

• 신경막들은 전류의 유도가 오랜 시간 동안 천천히 일어날 경우에는 역치의 자동적 증가를통해서 그 자극에 적응함으로써 반응을 일으키지 않고 순응하게 됨

상승률이 느린 파형일 경우 진폭을 크게 증가시킴으로써 적응을 방지 할 수 있음

탈신경지배근육(denervated muscle)에서는적응현상이 나타나지 않으므로 진폭의 증가율이 작더라도 진폭이 증가함에 따라 역치가 낮은 근육부터 선택적으로 흥분이 일어남.

맥동내간격(intrapulse interval)

• 한 위상의 끝에서 다음 위상의 시작 시점까지의 시간

• 한 위상의 작용이 일어난 다음 연이어 따라오는 다음 위상의 자극이 시작될 때까지 약간의 시간을 둠으로써 앞 위상의 작용이 뒷 위상의 작용에 의해영향을 받지 않도록 하는데 그 목적

• 맥동내 간격은 음 위상에 의해 발생된 즉시 억제시키는 양 위상의 효과를 방지함으로써 다음 흥분유발에 필요한 진폭의 크기를 감소시킴.

단일맥동의 맥동내 간격(E)

(맥동내 간격(Intrapulse interval: 위상간간격)

맥동 전류와 교류 전류의시간 특성

(Duration)

위상 기간(Phase Duration)• 기저선(0선)을 떠나서 다시 기저선으로 돌

아오기까지의 기간

• 단일맥동

– 한 위상이 시작되는 시점으로부터 끝나는 시점까지의 경과 시간

• 교류

– 한 주기에 대한 경과 시간

• 전류의 강도(strength)와 기간(duration)은조직의 흥분성을 결정함

• 단위 : μs , ms

위상 기간(Phase Duration)F: Phase

DurationG: Pulse

Duration

단일맥동의 위상기간(F)과 맥동기간(G)

위상 기간(Phase Duration)

• 치료에서 기대하는 생리적 반응을 일으키기 위해서는

– 위상기간이 길면 강도는 낮게 한다

– 위상기간이 짧으면 강도는 높게 한다

– 강도와 기간은 서로 역비례 관계가 있다

– 강도시간곡선(strength duration curve,SDC)은 이들 사이의 변화를 반영한 곡선이다.

위상 기간(Phase Duration)

• 위상기간에 따른 영향

– 전기자극 시 환자가 느끼는 안락함(comfort)• 기간이 짧으면 증가하고, 길면 감소함

– 화학적 효과의 크기는 위상기간이 증가되는만큼 증가함

– 임피던스(impedance)감소와 조직으로 흐르는 전류의 전도성(conductivity)를 좋게 하는것과 관련이 있음

전기적 자극에 대한 흥분성 반응의 구별

- 일정한 위상기간 내에서는 위상기간이 짧으며 짧을수록 감각, 운동,통증섬유들이 구별 할 수 있는 선택의 폭이 커짐

- 위상기간이 길면 길수록 구별할 수 있는 선택의 폭이 작아짐- 자극의 구별은 20~200μs 범위 내의 위상기간이 효과적이고,1000μs(1ms)를 초과하는 위상기간에서는 구별능력이 상실됨.

20μs 200μs 1000μs(1ms)

맥동 기간(Pulse Duration)• 맥동내에 포함된 모든 위상에 대하여 적용되는 개념으

로 첫번째 위상이 시작되는 지점으로부터 마지막 위상이 끝나는 시점까지의 경과시간

• 한 개의 맥동이 시작하여 끝날 때까지의 기간

• 맥동폭(Pulse Width), 맥동 시간(Pulse Time)

• 단위 : μs , ms

• 파형별 맥동기간– 단상파(단상맥동) : 위상기간과 같음– 이상파(양상맥동) : 한 맥동의 두 위상기간의 합

(첫번째 위상기간 + 맥동내간격 + 두번째 위상기간)– 다상파(다상맥동) : 맥동 전체 기간

맥동 전류와 교류 전류의시간-강도 의존 특성

위상 전하(Phase Charge)• 맥동 내의 각 위상에서 조직으로 전달된 전

기 에너지의 양

• 진폭과 기간에 의해 결정됨

• 위상의 면적

• 단위 : μC/s• 전기 자극기의 강도를 나타냄

– 약함(Weak)– 중등도(Moderate)– 강함(Powerful)

전하(Charge)

단상맥동의 위상전하와 양상맥동의 위상전하(H)

위상 전하

단상구형파

대칭성양상정현파

맥동 전하(Pulse Charge)• 한 맥동 내에 포함되어 있는 모든 위상 전하

들의 합

• 단상파형

– 위상전하와 맥동 전하의 크기가 같음

• 제로 실전하(Zero Net Charge)– 대칭 이상파, 균형 비대칭 이상파

– 전하량은 2배가 많이 조직에 전달되지만 실제전하량은 0

[A:정점진폭, B:정점간 진폭, C:진폭 상승시간, D:진폭 감소시간,E:맥동 내 간격, F:위상기간, G:맥동기간, H:위상전하]

(단일맥동과 관계있는 변수들의 요약)

평균 전류(Average Current)

• 단상 맥동에서 단위 시간 동안 흐른 전류의절대량 (mA/s)• 조직내에 잔류전하가 존재

– 생리학적 및 임상적 가치

맥동열과 관계있는 변수들

• 맥동간 간격

• 돌발파간 간격

맥동간 간격(Interpulse Interval)• 맥동간 간격(Interpulse Interval)

– 맥동과 맥동 사이 간격– 단위 : μs– 맥동의 기간과 초당 맥동 수에 따라 달라짐– 위상기간이나 맥동기간이 증가하는 만큼 감소– 전류를 일정기간 차단시켜 전기자극 피로(근피로)를 감소

• 돌발간 간격(Interburst Interval)– 다상맥동(돌발파)이 끝난 시기부터 다음 다상맥동이 시작

되기까지 간격– 파열간간격은 맥동간 간격보다 짧다.

• 맥놀이간 간격(Interbeat Interval)-맥놀이의 중심부에서 다음 맥놀이 중심부까지 간격

맥동간 간격 돌발파간 간격과 맥동간 간격

- 맥동전류에서의 극성효과는 직류에서와 같이 크지 않음

► 전류가 흐르는 한 주기 동안, 직류에서는 없는 짧은 맥동내 간격이

있어, 위상과 위상 사이 혹은 맥동과 맥동 사이에는 조직이 화학적

효과를 중화시킬 수 있는 시간을 가질 수 있기 때문

조직 내에 잔존전하(residual electrical charge)의 축적이 작아 화학적 효과가 감소

여러 파형에서 맥동간 간격

맥동간 간격

위상기간(A)과 맥동간 간격(B)

주기(Period)

• 전류가 기저선을 떠나 기저선에 도달한 다음 반대 위상으로 다시 기저선에 도달하는데 걸리는 시간

• 교류전류 주기

– 순환기간(Cycle Duration)

• 맥동전류 주기

– 맥동기간+맥동간 간격

교류 전류와 맥동 전류의 주기

주파수(Frequency)

• 맥동 주파수(Pulse Frequency)– 1초 동안 인체에 유도되는 맥동 수

– 단일단상파나 양상파 혹은 다상성맥동들은 인체에서 모두 동일한 자극으로 받아들이며 다만 맥동수가 얼마인가에 따라 다른 반응을 나타낸다

– 초당 맥동 수(Pulse Per Second, PPS)– 맥동률(Pulse Rate)– 맥동간 간격은 주파수에 반비례

• 반송 주파수(Carrier Frequency)– 자극기에서 처음 만들어진 교류 정현파

– 변조되어 환자에게 전도되기 이전의 기본 주파수

맥동 주파수

주파수(Frequency)• 교류 주파수

– 단위 시간 1초당 주기의 수

– 단위 : Hz, CPS(Cycle Per Second)• 파열 주파수(Burst Frequency)

– 1초당 파열 수

• 주파수는 근반응의 질을 결정

• 주파수에 비례해서 연축에서 강축으로 변함

• 임계융합주파수(critical fusion frequency) : 맥동주파수가 증가하면서 연축에서 강축으로 변할때의 주파수

주파수(Frequency)저주파 전기자극에 사용되는 주파수:

저빈도·중빈도·고빈도로 분류

이는 흥분성 조직을 자극할 수 있는 능력을 가지고 있는

저주파를 다시 주파수의 크기에 따라 분류한 것

간섭전류의 반송파에 사용하는 중주파나 열치료에 사용하는

고주파와 혼동해서는 안됨.

저주파 치료기와 중주파 치료기에 대한 혼동

양자 모두 저주파 치료기

의료기 업자들에 의해 중주파로 분류되고 있는 중주파

치료기는 2,500~5,000Hz 범위의 교류를 반송파로

사용할 뿐 환자에게는 저주파로 적용되기 때문

주파수는 전기자극기에서 다양하게 조절이 가능하며 보통펄스율로 표시

분 류 초 당 맥동 신경근 효과

저주파

(low)

10pps 이하 개별적인 근수축

중주파

(median)

10~50pps 개별적인 근수축 가중으로

근장력(muscle tone)증가

고주파

(high)

50pps 이상 강축(tetanic contraction)

주파수(Frequency)

전기자극치료에서 흔히 사용하는 주파수의 분류

순환 주기(Duty Cycle활동주기)

시간총주기

맥동렬기간순환주기

100

• 맥동렬 혹은 돌발의 총 시간에 대한 통전 시간의 백분율

활동주기(Duty cycle)

① 통전시간(on time) : 환자에게 전류가 유도되고 있는 시간

단락시간(off time): 전류의 흐름이 정지하는 시간

② 통전시간과 단락시간은 통전 – 단락비율(on-off time ratio)

로 표현

③ 통전-단락비율은 자극을 가하는 동안 근피로를 방지하는데

있어 중요한 역할을 함

전류가 실제로 통전된 시간을 전체시간에 대한 %로 나타낸 것활동주기 = (통전시간/통전시간 + 단락시간) X 100

경사시간(Ramp time)

경사시간

경사시간(ramping time)

• 맥동열(pulse train)에서 진폭이 0으로부터 정점까지, 또는 정점에서 0으로 감소할때까지경과된시간

• 증가시간(rise time)과는 다르다• 시간이 지남에 따라 진폭이 증가나 감소한다.• 초(sec)로 측정• 경사증가형태는 서서히 정점진폭에 이르기

때문에 생리적으로 정상적인 운동동원(motor recruitment)을 일으켜 부드러운 근수축이 가능

총전류(Total Current)

초당 조직에 전도된 전류의 양(amount of current),mA

총전류 = 위상전하 X 위상의 수 X 초당 맥동

I tot = Q/T (Q=위상전하, T= 맥동기간), f = 1/t

1. 50pps의 단상맥동 직류일 경우↑ I tot = 20 x 10-6 x 50 = 1 x 10-3 = 1 [mA]

2. 50pps의 대칭성 양상맥동전류일 경우I tot = 20 x 10-6 x 100 = 2 x 10-3 = 2 [mA]

3. 초당 2,500개의 위상이 사용되는 러시안전류일 경우I tot = 20 x 10-6 x 2500 = 50 x 10-3 = 50 [mA]

위상전하가 20[μC]라면 파형에 따라 다음과 같이 총전류를 구함

- 총전류의 크기 : 정점진폭 ↑, 맥동주파수 ↑, 위상기간 ↑, 맥동간 간격 ↓시키면 증가됨

- 총전류는 치료의 안정성과 생리적 효과의 크기를 결정함 전류에 의한 조직 손상은 조직 내에서 발생한 열과 전기화학적 효과로

인한 결과

- 환자에 대한 총전류의 안전범위 : 1~4mA/cm2

환자에게 필요한 반응을 생성시킬 수 있는 가장 낮은 수준의 전류가실제로 사용되는 전류

5) 총전류(Total Current)

총전류의 특성

A : 총전류는 정점진폭을증가시키거나

B : 맥동주파수를 증가시키거나

C : 위상기간을 증가시키면 증가함

전기적 변수 동의어 측정시간

위상기간

(phase duration)맥동폭(pulse width)맥동시간(pulse time)

μsec

맥동간 간격

(interpulse interval)맥동간 공간(interpulse spacing)휴식기간(rest period)

μsec

돌발기간

(burst duration)한묶음(packets)박동(beat)

msec

돌발간 간격

(interburst interval)돌발간 공간(interburst spacing)휴식시간(rest period)

msec

단속전류

(interrupted current)

통전-단속(on-off) sec

경사(ramp) 격동(surge) sec

전기적 변수와 동의어

맥동 전류와 교류 전류의변조 특성

변조(Modulation)

• 정의

– 전기자극을 시행하는 동안 전체시간에 걸쳐맥동이나 혹은 전류의 전기적 변수를 하나 혹은 그 이상 변화시키는 것

• 목적

– 흥분성 조직이 전기자극에 적응하는 현상을방지

위상변조(Phase Modulation)

• 위상의 여러 조건을 증가 혹은 감소시키는 것

• 위상강도, 위상기간, 주파수

• 종류

– 진폭 변조

– 기간 변조

– 주파수 변조

변조(Modulation)

위상기간의 간헐적 변조(intermittent modulation)A : 정점진폭 B : 맥동주파수 C : 위상기간

진폭 변조(Amplitude Modulation)

• 한 맥동 묶음에서 정점강도를 단계적으로혹은 다양하게 변화시키는 것

기간 변조(Duration Modulation)

• 한 맥동묶음에서 위상 기간 또는 맥동기간을 단계적 혹은 다양하게 변화시키는 것

주파수 변조(Frequency Modulation)

• 한 맥동묶음에서 주파수를 단계적으로 혹은 다양하게 변화시키는 것

경사변조(Ramps or Surge Modulation)

• 위상 강도나 위상 기간을 변화시켜 전하량을주기적으로 서서히 증감시키는 변조

• 경사 증가(Ramp-up)– 1s~5s의 선정된 범위 시간 내에서 강도를 서서히

증가시킴

• 경사 감소(Ramp-down)– 통전시간의 끝부분에서 강도를 서서히 감소시킴

시간 변조(Timing Modulation)

• 단속 변조(Interruption)• 맥동 묶음이나 교류 전류의 발생 양상을 다

양하게 변조

• 종류

– 맥동열(Pulse Train)– 돌발(파열, Burst)– 맥놀이(Beat)– 단속시간비(On-Off Ratio)– 순환 주기(Duty Cycle)

맥동열(Pulse Train)• 맥동 연속 혹은 교류 전류의 순환을 반복하

는 것

돌발(파열, Burst)

• 불연속적인 맥동묶음 또는 교류전류의 순환

• 돌발변조(Burst Modulation)– 맥동 전류 혹은 교류 전류를 일정한 주기로 몇μs 동안 흐르게 했다가 다시 몇 μs 동안 멈추게하는 전류 변조

돌발 변조(Burst Modulation)

• 돌발 기간(Burst Duration)– 한 돌발이 시작해서 끝나는 시간

• 돌발 간 간격

– 돌발과 돌발 사이 간격 (단위:ms)

• 돌발 빈도(Burst Frequency)– 1s당 돌발 횟수

– 단위:bps-burst per second)

돌발 변조

단상파

이상파

다상파

맥놀이(Beat)

• 주파수가 서로 다른 두 개 이상의 정현파전류를 합성하였을 때 강도가 변조되어 생성된 정현파 전류

• 단위: bps (beat per second)

맥놀이

단속 시간비(On-Off Ratio)• 단속 변조(Interruption Modulation)

– 일정 시간 동안 전류를 통전시켰다가 통전시키지않는 변조 방법

• 단속 시간비

– 통전시간(on time) : 비통전 시간(off time)

의용 전류의 고전적 분류

의용 전류의 고전적 분류

• 전류 흐름의 방향

• 주파수

• 전압

• 전류 강도

전류 흐름의 방향에 따른 분류

• 직류 전류(DC)– 연속직류전류(CDC)– 단속직류전류(IDC)

• 교류 전류(AC)– 정현파 전류

– 감응전류

– 가시전류

– 간접전류

– 러시아 전류

– 고주파 전류

CDC 및 IDC 응용 사례

• 연속 직류 전류 (CDC)– 화학적 효과

– 이온 도입 치료

– 외과 평류 치료

– 의용 평류 치료

• 단속 직류 전류 (IDC)– 역학적 효과

– 전기 근육 자극기(EMS)– 전기 자극 치료(EST)

주파수에 따른 분류

전류 주파수 범위 많이 쓰는 주파수

직류 0

저주파 전류 1~1000 Hz 1~200 Hz

중주파 전류>1000

~100000 Hz4000 Hz

고주파 전류 >100000 Hz27000000 Hz

2450000000 Hz

주파수에 따른 응용 분야

• 저주파 전류(Low Frequency Current)– 전기 자극 치료(EST)– 기능적 전기자극치료(FES)– 경피 신경자극치료(TENS)

• 중주파 전류(Middle Frequency Current)– 간섭 전류 치료(ICT)– 러시아 전류 치료

• 고주파 전류(High Frequency Current)– 심부투열치료(Medical Diathermy)

전압에 따른 분류

• 저전압 전류(Low Tension Current)– 전압이 100V 이하인 전류

– 직류전류(CDC)– 저주파 전류(LFC)– 중주파 전류(MFC)

• 고전압 전류(High Tension Current)– 전압이 100V 이상인 전류

– 고전압맥동전류(HVPC)– 고주파 전류(HFC)

전류 강도에 따른 분류

• 저전류(Low Amperage Current)– 전류 강도가 몇 십 mA (1~30 mA)

• 고전류(High Amperage Current)– 전류 강도가 몇 백 mA (500~2000 mA)

• 미세전류(Microamperage Current)– 1mA 이하 (1000uA)

의용전류의 물리적 특성

전기 자극의 종류

전기 자극의 종류

• 전류의 특성에 따른 전기자극의 종류

– 직류전류

– 교류전류

– 고주파 교류전류

– 맥동전류

• 치료목적에 따른 전기자극의 종류

– 통증완화

– 근력증진

– 조직치유 및 전기자극

직류 전류

• 연속 직류 전류(CDC)– 이온 도입 치료

– 전류의 전기화학적 특성과 약물 이용

• 단속 직류 전류(IDC)– 전기 근육 자극(EMS)– 탈신경근을 직접자극

• 연속 저강도 직류 전류(CMDC)– 강도가 μA 단위로 낮음

– 조직 치유 전기 자극(ESTR)

교류 전류

• 시간 변조 교류(Time-Modulated AC)– 교류전류를 돌발시키는 변조

– 러시아 전류

• 진폭 변조 교류(Amplitude-Modulated AC)– 두 개의 정현파 교류 전류를 교차통전시켰을 때

발생하는 간섭 전류(IFC)– 심부통증, 부종 등의 치료에 사용

고주파 교류전류

• 전기장 자극(EF)– 20~200 kHz 범위의 고주파 교류전류를 통전시

켜 형성되는 전기장에 의해 조직 안에서 전류를 유도시키는 방법

• 맥동전자장자극(PEMF)– 단일 맥동전자장(Single PEMF)– 돌발 맥동 전자장(Burst PEMF)

맥동 전류

• 단상 맥동 전류(Monophasic PC)– 맥동 기간이 짧고 맥동간 간격이 길어 총전류

강도가 상대적으로 낮음

– 고전압 맥동 전류 자극기(HVPCS)

• 이상 맥동 전류(Biphasic PC)– 경피 신경 전기 자극(TENS)– 신경근 전기 자극(NMES)

전류 특성에 따른 전기 자극의 종류

치료 목적에 따른 전기 자극의 종류

약어TENS Transcutaneous

Electrical Nerve Stimulation

LESS Lateral Electrical Stimulation for Scoliosis

ICT Interferential Current Therapy

FEPO Functional Electrical Peroneal Orthotics

HVPCS High Voltage Pulsed Current Stimulation

RC Russian Current

LIDC Low Intensity DC EF Electrical Field

EMS Electrical Muscle Stimulation

PEMF Pulsed Electromagnetic Field

NMES Neuromuscular Electrical Stimulation

ESTR Electrical Stimulation for Tissue Repair

FES Functional Electrical Stimulation

의용전류의 고전적 종류와 임상 응용