근골격계 통증 관리를 위한 체외충격파(ESWT) 치료의 최신 지견

안녕하세요. 정형물리치료 업무를 수행중인 물리치료사 구선생입니다. 현재 근골격계 손상 및 질환을 관리하기 위해 충격파 치료의 활용이 이전보다 많아지고 있으며, 실제 처방률 또한 상당히 높은 치료로 자리 매겨져 있습니다.

 

주로 급성 및 만성 건병증(Tendinopathy) 환자를 치료하기 위해 일부 Medical Doctor가 직접 치료를 수행하는 경우가 간혹 있지만 실제 충격파 치료는 대부분 물리치료사에 의해 시행되고 있습니다. 즉, 물리치료사(PT)는 충격파 치료에 대한 메커니즘, 기대 효과, 적응증, 금기증 및 시행 후 나타날 수 있는 부작용에 대한 전반적인 내용을 숙지하고 있어야하며, 오늘은 24년 Journal of the Korean Orhopaedic Association에 게제된 '체외충격파(ESWT) 치료의 최신 지견' 내용을 간략하게 공유하고자 글을 쓰게 되었습니다.

 

체외충격파(Extracorporeal Shock Wave Therapy, ESWT)는 1980년 비뇨기과에서 요로 결석을 치료하기 위해 처음으로 시행되었으며, 이러한 요로 결석 치료 과정에서 부작용게 관련된 연구를 수행하다가 충격파의 예기치 못한 효과가 실제 근골격계 질환에 여러 긍정적인 영향을 미치는 것이 알려지게 되었습니다.

 

결석 치료에 사용된 충격파는 외부의 물리적인 힘을 통해 결석을 부수는 것으로 설명되었으며, 근골격계의 경우는 이러한 물리적인 힘이 세포 내에서 생화학적 변화를 일으켜 조직 치유에 관여한다는 것이 다수 보고되었습니다.

 

여러 동물 실험에서 충격파가 투여되는 에너지 양에 따라 골파괴와 골재생에 모두 효과가 있는 것이 관찰되었으며, 1991년 골절의 지연 유합 또는 불유합에 대한 치료로 충격파를 인간의 근골격계에 최초로 사용하였고, 이후 다양한 힘줄병증(석회성 건염, 족저근막염, 외측상과염)에 시도되었으며, 이외의 긍정적인 결과가 보고되었습니다.

 

현재 체외충격파 치료는 근골격계의 여러 치료 중 가장 발전하고 있는 분야 중 연구가 활발이 진행되고 있으며, 그 적응증은 점점 더 확대되고 있습니다. 1997년 유럽 충격파 치료 학회(European Society for Musculoskeletal Shockwave Theray)는 출범한 이래 1999년도 국제 충격파 치료 학회( International Society for Musculoskeletal Shockwave Theray)로 확장하여 체외충격파 치료를 학술적으로 지원하게 되었습니다.

 

 

2008년 처음으로 적응증이 발표되었고, 2016년에 개정된 내용 중 2021년에 일부 적응증이 확장되어 2022년 현재 홈페이지를 통해 체외충격파 치료의 적응증이 공개되어 있습니다. 현재 체외충격파 치료는 근골격계 범위를 넘어 피부질환, 허혈성 심장 질환, 발기부전, 신경학적 질환등으로 적응증이 확대되어 많은 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다.

 

 

충격파 치료는 외부에서 제공되는 물리적인 자극 즉, 음파로써의 특징을 가지며, 두 가지 효과를 나타내고 있습니다.

 

1차 효과는 목표로 하는 치료 위치에 집중된 역학적 힘(Mechanical force)을 제공하며, 2차 효과는 인장 압력(Tensile pressrue)으로 인해 주변 조직에 손상을 유발하는 공동화 현상(Cavitation phenomenon)에 의한 간접적인 힘을 제공한다는 것 입니다. 

 

즉, 외부에서 제공되는 역학적 힘과 공동화 현상의 상승 효과(Syndergisitic effect)를 통해 얻어진다고 알려져 있습니다. 여기서 말하는 공동화 현상이란? 액체에 속도 변화가 일어날 때 압력 변화가 일어나 액체 내부에 기포가 생기는 현상을 말하며, 일시적으로 기포가 생겼다가 터지면서 큰 에너지가 방출되는데 이는 체내에 작용하며 신생 혈관 생성, 성장 인자 자극, 신진 대사 촉진 및 혈액 순환에 도움이 되는 것으로 설명되고 있습니다.

 

이러한 충격파는 에너지가 발생되는 방식에 따라 초점형(Focus)과 방사형(Radial) 타입으로 분류되며, 각 타입의 충격파는 조직에 침투되는 에너지 깊이에 따라 분류되고 있습니다. 쉬운 예시로 초점형 충격파는 표층 조직에서 낮은 에너지로 통과되지만 심부 조직에 압력이 집중되며, 반대로 방사형 충격파는 표층 조직에서 상대적으로 에너지가 높지만 심부조직까지 깊게 에너지가 전달되지 않습니다.

 

즉, 높은 에너지를 사용한다면 초점형 장치로 10cm가 넘는 침투 깊이를 얻을 수 있지만, 방사형 장치로는 약 1.5cm의 깊이까지 밖에 침투시키지 못하기 때문에 많은 경우 치료에 있어 초점형 충격파의 사용이 일반적입니다. 

 

근골격계 질환 및 통증 치료에 있어 충격파 치료의 효과 및 기전에 대해서는 아직 자세히 확인된 바가 없지만, 뼈와 연골 및 기타 조직의 재생과 관련하여 효과가 있다는 근거(Evidence)들이 많이 확인되고 있습니다.

 

초기 장골 골절의 불유합에 대한 연구를 필두로 1990년대 부터 다양한 연구가 보고되었으며, 충격파가 피질골(Cortical bone)을 통과할 때 피질골과 망상골(Cancellous bone)의 인접부에서 최대 에너지를 방출하는데 이 에너지가 골형성(Osteogenesis)을 유도하여, 이후의 인장력(Tensile force)이 유발한 공동화 현상으로 인한 골세포의 괴사는 골모세포의 이동과 신생골 형성으로 이어지게 된다는 설명과 더불어 이러한 현상들은 충격파의 에너지와 노출 시간에 비례하는 것으로 알려져 있습니다.

 

충격파 치료의 중요한 메커니즘(Mechanism) 중 하나는 조직 재생 효과이며, 실제 적용된 일부 힘줄 부위에 신생혈관의 증가가 확인되었고, 물리적 에너지가 힘줄 세포를 자극하여 조직 재생을 촉진 시킨다는 다양한 근거들이 존재하고 있습니다.

 

즉, 충격파는 외부 자극을 통해 세포 내부의 긍정적인 변화를 유발한다는 개념으로 세포 내 단위에서 이러한 조직 재생 효과에 대해 가장 각광 받고 있는 이론은 역학적 자극(Mechanical stimulus)이 생화학적 신호(Biochemical signal)로 바뀌는 세포 내 과정을 의미하는 역학신호변환(Mechanotransduction) 기전입니다.

 

이와 같은 역학신호변환(Mechnotransduction)은 4가지 단계로 설명할 수 있습니다. 첫번째 충격파 에너지가 세포 주변의 역학적 에너지로 바뀌는 역학적 연결(Mechanical coupling) 단계로 이후 두번째 역학적 신호가 생화학적 신호 전달 체계로 바귀는 생화학적 연결(Biomechanical coupling) 단계이며, 세번째 이러한 생화학적 신호가 세포들 사이로 퍼져 나가는 신호 전파(Signal tranmission) 단계에서 마지막 네번째 각 세포들의 특성에 따른 다양한 반응을 보이는 세포 반응(Cellular response)이 나타나게 됩니다.

 

이와 같은 충격파는 세포 단위, 조직 단위의 재생 효과를 보이지만 초점형(Focus), 방사형(Radial) 방식에 따라 다소 차이가 날 수 있으며, 질환의 형태 및 병변의 깊이에 따라 차이가 나타날 수 있습니다.

 

일부 연구에 따르면 슬관절염, 회전근개 건병증, 외측 팔꿈치 건병증 치료에 있어 방사형 충격파보다 초점형 충격파가 더 나은 효과를 보인다고 제시되고 있습니다.

 

다음으로는 체외충격파 발전 과정을 통한 치료 적응증에 대한 이야기를 전달드려보겠습니다. 체외충격파 치료의 적응증은 단단한 조직에서 부드러운 조직으로 또 만성 질환에서 급성 질환 및 손상으로 발전해왔습니다.

 

적응증과 그 기전들을 이해하기 위해서는 충격파 치료의 연구 발달사를 돌아보는 것이 필요합니다. 의햑 분야에서 최초의 충격파 적용은 1980년 독밀 뮌헨대학에서의 신장결석(Renal stone) 파쇄 실험이었으며, 초기에 체외충격파 치료는 그 접근이 매우 어려운 치료였고, 실제 다양한 연구 결과에 지지되는 치료라기 보다는 하나의 임상 실험에 지나지 않았습니다.

 

그 이유 중 하나로 사실 신장 결석 파쇄에 성공했던 체외충격파 치료 장비는 그 설치 면적만 약 100 제곱미터에 달했고, 무게는 약 3톤에 가까웠으며, 굉장히 많은 인력이 필요하였습니다. 

 

또한 임상적으로 신장 결석의 치료에 충격파가 적용될 수 있기 위해서는 단지 석회성 결절의 파쇄 효과가 있다는 것만으로는 부족하며, 충격파를 통해 전달되는 에너지가 신장 및 주변 연부조직의 손상을 유발하지 않다는 사실이 확인되었어야 하기 때문이었습니다.

 

결국 충격파 치료에 대한 부작용 여부를 확인했어야 하며, 이를 확인하기 위해 동물 시험에서 충격파 자극을 지속적으로 받은 동물들의 뼈(골)가 성장하는 현상(* 충격파 치료의 부작용이 현재 치료의 적응증이 된 사실)을 확인하였습니다.

 

이와 같은 현상에 기인하여 골절 및 골유합에 대한 충격파 치료의 적용은 체외충격파 치료 역사의 초기부터 시도되어 이후 적응증으로 인정받게 되었습니다. 따라서 근골격계 분야에 대한 초기의 체외충격파 치료는 크게 두 가지 방향으로 나뉘게 되었습니다.

 

첫번째로 석회성 건염의 치료와 두번째는 뼈(골)의 불유합이나 지연 유합을 치료로 말입니다. 석회성 건염의 치료에 대한 충격파의 적용에 대한 연구들에서 석회성 병변의 파쇄 자체 이외에도 일부에서만 파쇄 효과를 얻거나, 또는 전혀 효과를 얻지 못한 케이스들 중에서도 치료 직후부터 통증과 기능이 빠르게 좋아지는 경우들이 확인되었으며, 장기 추적 관찰 연구에서 임상적으로 완치되는 사례(Case)들이 발표되었습니다.

 

이는 석회성 병변의 파쇄가 부족하더라도 충격파 자체가 건염(Tedinitis)의 증상을 호전시킬 수 있다는 점을 시사하였고, 추후 진통 효과 및 신생 혈관 재생으로 조직의 치유를 유도하여 힘줄을 회복시킨다는 개념들이 제시되었습니다.

 

이와 같은 가설에 의하여 석회성 병변이 없는 힘줄이나 인대의 만성 골부착부병증에 대해서도 그 적응증이 확대 되었으며, 이어서 골부착부와 비교적 거리가 먼 힘줄이나 인대의 만성 손상에도 치료 효과가 있다는 임상 연구들이 보고되었습니다.

 

추가적으로 충격파 치료는 힘줄이나 인대는 물론 다양한 급성 조직 손상에도 치료 효과가 있다는 연구들이 일부 보고되었으며, 급성 손상 시 충격파를 조기에 적용하면 조직의 미세순환이 증가함으로써 반흔 조직의 생성이 줄고, 정상적인 세포가 재생될 수 있다는 몇몇의 연구가 추가적으로 보고되었습니다.

 

그렇다면 체외충격파 치료에 대한 금기증과 부작용을 어떨까요? 2015년 개정된 후 2021년에 수정되어 2023년 11월 국제 충격파 치료 학회 홈페이지 게재된 충격파(ESWT) 치료의 금기증은 다음과 같습니다.

 

 

초점형, 방사형 모두 저출력으로도 시행하면 안되는 절대 금기증에는 치료 부위에 악성 종양이 있는 경우와 치료 부위에 태아(Fetus)가 있는 경우이며, 고출력 초점형 충격파 치료의 절대 금기증으로는 치료 부위에 폐 조직이 있는 경우, 악성 종야이 있는 경우, 심한 응고장애(Coagulopathy)가 있는 경우입니다.

 

상대적인 금기증으로 치료 시 주의해야 할 부위는  성장판이 있는 경우, 뇌 조직 및 척추가 있는 경우로 권고하고 있으며, 그 외에도 심각한 염증(Severe inflammation)이 있는 경우를 포함하고 있습니다.

 

현재 국체 충격파 치료 학회에서 체외충격파 치료가 부작용 및 합병증에 대한 우려가 적다는 것을 큰 장점으로 간주하고 있으며, 가장 흔한 부작용은 치료 중 통증과 일시적인 홍반 및 반상 출혈들을 설명하고 있습니다. 

 

족저근막염과 더불어 오랫동안 적응증이 되어왔던 외측상과염의 충격파 치료 시 부작용에 대한 연구에서도 붓기, 홍반, 점상출혈 및 치료 중 통증 등의 일시적인 부작용 외 심각한 부작용은 없다고 설명을 덧붙이고 있습니다.

 

결과적으로 충격파 치료는 다양한 근골격계 질환 치료에 광범위하게 사용되고 있는 안전하고 효과적인 비침습적 치료로 활용되고 있습니다. 최근까지의 여러 연구들을 통해 그 적응증(Indication)이 넓어지고 있고, 만성 질환뿐만 아니라 일부 급성 손상에도 효과가 있다고 판단되고 있습니다.

 

충격파 치료를 적용함에 있어 물리치료사(PT)는 현재 밝혀진 근거를 토대로 질환의 유병 기간, 증사의 정도와 범위, 동반 손상 여부, 통증에 대한 환자 개인의 과민도 등 다양한 요소를 고려하여 담당 주치의와 치료 계획을 수립할 수 있으며, 앞으로 충격파 치료에 대한 학술적인 근거 이외의 실제 임상에서 적용될 때의 상세한 적응증(치료 강도, 빈도, 시간, 횟수 등등)에 대한 연구가 추가적으로 진행되기를 바랍니다.