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소리로 몸의 이상을 진단하는 ‘청진기의 원리’

  • 2015.09.18.
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청진기원리_01

 

병원에 방문하게 되면 가장 먼저 의사선생님이 하시는 일이 있습니다.

바로 몸속의 소리를 듣고 아픈 원인을 찾게 됩니다. 이때 몸속의 소리를 듣게 해주는 간단한 도구가 있습니다.

바로 청진기인데요. 간단하게 생긴 도구이지만 상당히 오랜된 역사를 갖고 있는 도구입니다.

오늘은 청진기의 원리에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

◆ 청진기란?

청진기는 몸속에서 나는 소리로 몸의 이상을 진단하는 의학도구 입니다. 의사들은 청진기로 심장 박동음, 호흡 소리, 장의 소리 및 혈관음 등 인체에서 나는 여러 소리의 특성을 파악해 질병을 진단하게 되죠.

청진기를 뜻하는 stethoscope는 그리스어로 ‘가슴(chest)’과 ‘검사하다(examination)’의 합성어에서 나오게 되었습니다.
청진은 그리스 시대에 히포크라테스가 자기의 귀를 환자의 몸에 대어 체내의 음을 직접 들은 데서 비롯되었는데요.

그후 1816년 라에네크(Rene Laennec)가 처음으로 청진기를 만들어 사용했는데 그 모양은 외귀형이었습니다.
그는 어린이들이 긴 나무막대를 가지고 한쪽에서 다른 쪽으로 신호를 전달하는 타전 놀이에서 힌트를 얻어 제작하게 되었죠.

처음에 종이를 둘둘말아 만든 통을 이용하였는데, 평소 여성환자의 가슴에 귀를 대기 난처했던 그에게 청진기는 매우 편리한 도구였고 나중에 이것을 목제통으로 개량하여 사용하였습니다.

그후 청진기에 대한 관심이 높아지면서 1851년 레아레드(Arthur Leared)에 의해 두 귀를 통해 듣는 쌍귀형 청진기가 발명되었습니다.

 

청진기원리_02

 

◆ 청진기의 구조

일반적인 청진기의 구조는 다이아프램, 벨, 연결관, 바이누랄, 귀꽂이로 이루어져 있으며, 다이아프램은 고음을, 벨은 저음을 듣는 데 사용됩니다. 그럼 각 구조별 역할에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

다이아프램 (diaphragm)
평평한 플라스틱 떨림판이 있는 부분으로 이곳을 통해 들을 수 있는 주파수 범위는 100Hz~1kHz의 소리로, 주로 폐음이나 장이 움직이는 소리를 들을 수 있습니다.

벨 (bell)
움푹 패여 종 모양을 하고 있어 벨이라고 불리며, 이곳을 통해 들을 수 있는 주파수 범위는20Hz~200Hz로, 심장 판막이 여닫는 소리나 혈류가 역류되거나 와류로 인해 발생하는 소리 등 비교적 낮은 소리에 해당합니다.
참고로 진료 시 숨소리를 멈추라고 요구하는 것은 정확한 심장음을 듣기 위해서입니다.

연결관 (tube)
집음판에 잡힌 음원을 귀에 전달하는 통로역할을 합니다.
튜브식 청진기는 구조적으로 높은 주파수 대역을 놓치게 될 수 있는데, 이를 피하기 위해 연결관을 짧게 하여 사용하기도 합니다.

바이누랄 (binaural)
두 귀에 걸쳐지는 부분으로 연결관을 통해 올라온 소리를 귀꽂이로 전하는 역할을 합니다.
보통 강화 알루미늄이나 스틸 혹은 구리제품을 사용해서 만드는데, 전자청진기가 나오면서 저가형으로 만들기 위해 플라스틱으로 제작되기도 합니다.

귀꽂이 (ear tip)
귀에 들어가서 마지막으로 소리를 전달하는 부분이기 때문에, 귓구멍에 적당히 잘 맞고 아프지 않아야 오래 착용할 수 있고, 또한 신체에 접촉되는 부분이기 때문에 인체에 무해한 재질을 사용합니다.

 

청진기원리_03

 

◆ 청진기 및 청진의 원리

청진기를 통한 진단은 다음 과정이 중요한데요. 작은 소리를 어떻게 들을 수 있는가와 들은 소리를 어떻게 판단하는가 하는 부분입니다. 심장이나 폐 혹은 장에서 나는 작은 소리를 의사가 들을 수 있는 것은 집음 부위를 통해 소리를 모아 의사의 귀에 전달하기 때문입니다.

벨의 경우 낮은 주파수의 소리를 듣는 데 사용되고, 다이아프램의 경우 상대적으로 좀 더 큰 소리와 넓은 대역의 소리를듣는 데 사용됩니다. 이 차이는 두 집음 부위의 구조에서 발생하게 되는데요. 벨의 경우 떨림판이 없어 몸에서 발생한 진동소리가 곧바로 공기를 진동시킴으로서 작은 소리를 들을 수 있습니다.

그런데 다이아프램의 경우 피부의 진동이 일단 플라스틱으로 된 떨림판에 전달되고, 다시 그 판의 떨림이 공기를 진동시켜 전달해야 합니다. 아주 작은 소리는 떨림판 자체에서 흡수되어 더 이상 진동이 전달되지 않기에 다이아프램의 경우 일정 수준 이상의 진동이 필요하게 됩니다.

인체의 소리가 청진기를 통해 귀로 듣는 과정은 위의 그림과 같습니다. 소리는 공기라는 매질을 통해 전달되는 파동으로, 파의 진행방향과 매질의 진동방향이 같게 됩니다.

 

청진기원리_04

 

◆ 디지털 청진기

기본 의료 장비인 청진기는 환자들의 심장이나 폐소리를 보다 크고 정확하게 듣기 위해 고안된 것이기 때문에 지금까지의 발달과정도 점차 크고 정밀하게 들을 수 있는 모습으로 변화되었고 최근 들어 전자공학 기술의 발달에 따라 의공학 기술들도 점차 디지털화되어 가고 있는데요.

디지털 청진기는 심장 소리를 디지털 신호로 표시해 의사나 환자가 심장 상태를 손쉽게 확인할 수 있도록 하고 있습니다.
디지털 장비를 일반 청진기에 연결해 사용하면 심장 소리를 클라우드 상태에서 데이터로 저장, 분석해 심장 상태를 파악할 수도 있습니다.

심장 소리의 음파를 스마트폰이나 태블릿에서 확인할 수 있고 볼륨을 높여 소리를 크게 들을 수 있습니다. 시각과 청각 측면에서 데이터를 기록할 수 있고 그 내용을 다른 의사나 병원과 공유할 수 있습니다.

업계에 따르면 심장 질환 의심환자 가운데 70%는 심장 전문의의 진료를 받을 필요가 없다고 합니다. 또한 이러한 디지털 청진기를 사용하면 비용이 많이 드는 불필요한 초음파 심장 진단을 피할 수 있어 진료비를 아낄 수 있습니다.

오늘은 청진기의 원리에 대해서 알아보았는데요.

1816년에 발명된 이후 200년 가까이 크게 바뀌지 않고 그대로 사용되어 왔던 청진기가 디지털을 만나면서 추가적인 기능들을 발휘할 수 있게 되었습니다. 우리의 몸속 안에 있는 병명을 가장 먼저 확인하게 도와주는 청진기. 앞으로 청진기가 어떤 모습으로 변모할지 기대됩니다.

 

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코멘트(1)

  • park 2 년 전에

    내용이 좋아서 많이 참고하고 갑니다

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