의공기사 시험에 꼭 나오는 포인트 핵심 요점 정리 9. 생체물성학

9. 생체물성학

1절. 생체의 전자기적 특성

 

1. 생체의 전기적 특성 - 도전율, 유전율, 투자율 3가지이지만 생체는 비자성체로 2가지 문제로 압축된다. 일반적으로 고주파영역에서는 유전율이 저주파영역에서는 도전율이 문제가 되지만 생체조직은 양쪽 성질 모두를 가지고 있다.

(1) 저주파 대역에서의 전기적 특성 : 저주파대역에서 생체조직은 도전체, 전기쇼크(매크로 쇼크와 마이크로 쇼크)와 같은 안전관리측면이 중요

(2) 고주파 대역에서의 전기적 특성 : 세포에 대한 자극 작용은 없고 열적 작용, 생체의 전자파 흡수, 전자파는 수분 함량이 낮은 조직에서 투과가 깊다.

 

2. 생체의 자기장 특성 - 자기장의 작용인자로는 자장의 강도, 자장의 방향성과 넓이, 자장이 작용하는 시간, 직류 또는 교류자장, 생체의 자장에 대한 반응 특성. 생체 내 활동 전류에 의해 발생하는 자장(뇌자도, 심자도)과 생체 내 축적된 자성 미분체에 의해 발생하는 자장(폐자도)으로 구분

 

3. 생체의 광학적 특성 - 빛의 파장대는 자외선, 가시광선, 적외선으로 구분

(1) 자외선의 생체 작용 : 생체 고분자 물질은 자외선(<200nm)을 잘 흡수한다. 254nm 부근의 자외선은 가장 살균력이 강하다. 생체 고분자 결합에 직접 작용을 미친다.

(2) 가시광선의 생체 작용 : 400~780nm, 헤모글로빈에서 강한 흡수를 나타내며 600nm를 경계로 그 이하의 파장에서 급격히 증가, 생체 색소의 경우도 많이 흡수한다.

(3) 근적외선의 생체 작용 : 780~1400nm, 헤모글로빈 및 수분의 광흡수가 가장 적어 조직내를 잘 투과한다. 조직에서 흡수는 적고 산란으로 빛이 감소

(4) 원적외선의 생체 작용 : 1400nm>, 물은 원적외선을 잘 흡수한다.

파장영역	눈	피부
200~315nm	안염	홍진, 피부노화 촉진, 색소증가
315~400nm	광화학에 의한 백내장	색소의 흑화
400~780nm	광화학, 열에 의한 망막 손상	열상
780~1400nm	백내장, 망막열상

(5) 빛에 관한 안전

 

4. 생체의 방사선에 대한 특성

(1) 방사선의 생체 작용 : 세포분열이 왕성한 조직일수록 방사선 감수성이 높다

물리적 작용	방사선 에너지 흡수
화학적 작용	1차 생성물 및 중간 생성물의 작용
생화학적 작용	효소 화학반응
생물학적 작용	세포의 장해

 

(2) 방사선량을 나타내는 단위

조사선량	전리된 전하의 단위질량으로 구한다. 1R(뢰트겐) = 2.58*10^-4 C/kg-air
흡수선량	물질 중에 흡수된 에너지를 단위 질량당으로 구한다. 1Gy(그레이) = 1J/kg
선량당량	생체에 대한 작용의 크기를 고려한 것으로 흡수선량 방사선 종류에 따른다. 1Sv(시벨트) = Q*Gy = 1 J/kg = 100 rem(렘)

2절. 생체의 열/기계적 특성

 

1. 생체의 기계적 특성

(1) 응력과 변형 : 조직에 정적인 하중이 더해지면 조직은 그것을 구성한는 재질이나 구조에 의존하는 변형이 생긴다. 탄성이란 힘을 가했다가 제거하면 원래상태로 돌아오는 성질(용수철)

(2) 점성 : 체액 등 유동성을 나타내는 물질의 성질

상수명	정의	비고
영률
포와송비
미끌림 탄성률
체적 탄성률

(3) 생체 역학 모델 : 켈빈 고체, 맥스웰 유체, 3요소 개체 모델

(4) 혈관 내의 흐름 : 유량은 관내경의 4승에 비례, 혈관 지름의 변화에 의해 혈류량이 크게 변화

(5) 레이놀즈수 : 흐름의 관성력과 점성력의 비의 무차원수. 2000이하는 층류, 이상은 난류로 판단

(6) 혈관 벽의 전단응력 : 관내의 유속은 중심일수록 빠르고, 관벽에서는 점성에 의해 0이 된다.

 

2. 생체의 열적 특성

(1)

39~40도	백혈구의 활동항진
50도	원형질의 강직, 백혈구의 사멸, 적혈구의 변형
60도	용혈현상
70도	혈구의 응고
전신적으로 고온 상태	조직 호흡 부전, 물진 대사 부전이 돼서 산성 혈증에 빠진다.

체온과 인체의 반응

(2) 생체조직에서 발생한 열은 조직의 열전도와 순환 혈액에 의해 운반

 

3. 생체의 진동과 초음파 특성 - 약 20kHz 이상을 초음파, 초음파는 고유 음햠임피던스가 다른 조직의 경계면에서 반사. 음속은 공기에서 약 340m/s, 생체에서 1,500m/s

(1) 생체 조직 내에서의 감쇠 특성 : 감쇠의 원인으로는 점성. 즉, 파동에너지가 열에너지로 전환