전기 펄스 침술에 대한 경락 반응 전류 연구: 물리학 기반 접근

초록

침술과 경락은 전통 한의학의 중요한 구성 요소이며, 경락에 대해 다양한 견해가 제시되어 왔다. 본 연구는 전기 펄스와 침술에 의한 반응 전류를 연구함으로써 전자 물리학 관점에서 경락 현상을 탐구하는 것을 목표로 한다. 전기 펄스를 인가하는 침술을 사용하여 경락의 물리적 특성을 연구했다. 인체에 다양한 펄스를 적용하여 비정상적 전기 신호를 구현했다. 이러한 전기 측정 결과를 등온 과도 이온 전류(ITIC) 이론과 비교한 결과, 경락 메시지 전달이 이온 전도와 관련이 있을 수 있음을 발견했다. 침술과 전기 자극에 의해 유도된 이온의 이동은 경락을 통해 표류 및 확산 전류를 생성할 수 있다. 경락의 이온 전도 가설은 경락이 전달하는 물질이 사실상 이온임을 입증한다.

서론

침술은 3000년 이상 사용되어 왔다. 현재 근골격계 질환의 중요한 치료 도구로 알려질 뿐만 아니라 내과 질환 치료에도 널리 사용된다[1,2,3,4]. 침술이 인체 질병 치유에 널리 사용되지만, 경락의 구성과 기본 이론에 대한 더 나은 이해가 필요하다[5,6,7].

경락 이론은 침술과 추나 마사지의 핵심 구성 요소이자 기초이다. 경락의 본질에 대한 다양한 가설이 존재한다[8]. 이들은 신경 전도 이론[9, 10], 체액 순환 이론[11, 12], 근막 및 결합 조직 구조 학설[13, 14], 생물학적 장(또는 에너지) 학설[15, 16]의 네 가지 이론적 부분으로 나눌 수 있다. 각 가설은 한의학의 경락 본질을 서로 다른 관점에서 해석하며, 이러한 다양한 가설은 각자의 합리적인 관점에서 경락의 본질을 탐구하려 시도한다. 그러나 각 가설은 경락 본질의 일부만 설명할 수 있으며 경락 시스템에 대한 포괄적 해석을 제공하지 못한다. 본 연구는 다양한 펄스를 비교하여 비정상 전류를 설명함으로써 전자 물리학 관점에서 경락 현상을 탐구하고, 이동 물질이 이온임을 입증하는 것을 목표로 한다.

전기침은 경혈에 침을 삽입하고 그 침을 통해 전류를 흘려보내는 것으로, 전기와 침을 결합하여 침술의 자극과 효과를 강화한다. 전기침을 위해 두 개 이상의 경락을 선택할 때, 경혈과 경락은 전극과 전류 통로 역할을 하여 전류가 경락을 통과하게 된다. 본 연구에서는 합곡혈과 곡지혈에 직류 및 교류 펄스를 적용하여 오실로스코프 신호와 반응 전류를 측정했다. 이는 ITIC 이론과 매우 유사하다. 이온의 경우, 전류를 형성하기 위해 이동하는 매우 작은 물질이다[17,18,19,20]. 또한 많은 나노소재와 소자가 이 이론을 이용해 모델을 설명했다[21,22,23,24]. ITIC 이론의 수송 메커니즘을 이해하는 것이 중요하다. 또한 이온 전류 모델을 도입하고 직류 및 교류 펄스의 반응 전류 차이를 비교함으로써 경락의 물리적 특성을 더 명확히 이해할 수 있다.

실험 방법

참가자 선정

이 임상 시험은 장궁의료재단 기관윤리위원회 승인(IRB 승인 번호 201800392A3)을 받았다. 등록 전 모든 참가자로부터 서면 동의를 얻었다. 초기 평가 후 아래 포함 기준을 충족하는 30명의 자원자(남성 15명, 여성 15명, 연령 20~30세)를 모집했다. 모두 본 프로젝트에 대해 충분히 인지하고 실험 전 동의서에 서명했다. 건강한 자원자를 대상으로 했으므로 특정 경혈을 표적으로 하지 않고, 이온 수송 현상 관찰을 위해 일반적으로 사용되며 위치가 편리한 부위를 선택했다.

포함 및 제외 기준

전향적 조사에 따르면 침술은 이점에도 불구하고 부작용을 유발할 수 있다[25]. 침습적 치료로서 국소 또는 전신 부작용을 유발할 수 있다[25,26,27]. 또한 체계적 검토에 따르면 드물게 생명을 위협하는 사건도 발생할 수 있다. 따라서 제외 기준을 매우 엄격하게 설정했다. 출혈과 혈종이 가장 흔한 부작용이다. 출혈 경향이 있는 자원자(혈소판 수 20,000 미만 및/또는 혈소판감소성 자반증)는 제외했다. 항응고제를 처방받은 만성 질환자도 제외했다. 또한 임산부와 심박동기 착용자도 제외했다.

침술 바늘

본 실험에 사용된 침술 바늘은 동일 조건, 동일 공장(동방침구주식회사), 동일 날짜에 생산되어 실험 오차를 최소화했다.

실험 과정

본 실험에서는 반도체 측정 분석기 Agilent B1500A를 사용하여 인체 경락 파형을 입력했으며, 전기 신호의 흐름 방향을 원위 전기침과 근위 전기침으로 각각 정의했다(그림 1a). 원위 전기침은 전기 신호가 사지에서 몸통으로 흐르는 것을 의미하고, 근위 전기침은 몸통에서 사지로 흐르는 것을 의미한다. 한의학 전기침 치료는 보통 사각 파형을 사용한다. 이것이 삼각 파형 대신 사각 파형을 사용한 이유다. 또한 전압 인가 시 교류(AC)와 펄스 두 가지 파형을 사용했다(그림 1b). AC는 0.5V와 -0.5V 사이를 왕복하는 연속 사각파이고, 펄스는 0에서 0.5V로 시작하는 연속 사각파다. 또한 4가지 주파수(2, 4, 6, 8 Hz)의 AC와 펄스를 사용했다. 본 연구의 모든 데이터 평가는 3회 반복하여 평균 ± 표준편차로 제시했다.

a 측정 모드 개략도. 원위 지점에서 전압 인가를 원위 전기침, 근위 지점에서 인가를 근위 전기침으로 정의. 펄스 유형 b 펄스 및 c AC 개략도

결과 및 고찰

먼저 합곡혈과 곡지혈 사이의 원위 및 근위 전기침으로 수양명 대장경(LI 경락)을 선택하여 실험을 시작하고 반응 전류를 측정했다. AC의 경우 전압 0.5V에서 반응 전류는 13 μA였고, 0.5V에서 전류는 26 μA였다(그림 2a). 반면 펄스 파형의 전류도 전압 0.5V에서 10 μA로 측정되었다. 그러나 전압 0V에서 약 8 μA의 비정상적인 역전류가 관찰되었다(그림 2b).

펄스(a)와 AC(b)의 시간 대 전압 및 전류 측정, I₁과 I₂ 표시

이 비정상 전류를 분석하기 위해 초기 전류 값을 I₁, 비정상 역전류를 I₂로 정의했다. I₂를 I₁로 나누어 펄스와 AC의 차이를 구했다. 펄스 비율은 1에 가까웠는데, 이는 전류가 음전압에서 음이지만 전압이 인가되지 않으면 같은 양으로 역전된다는 것을 나타낸다. 그러나 AC 비율은 2에 가까웠다. 이는 음전압에서 순방향 전류가 흐르지만 역전압이 인가되면 전류가 되돌아올 뿐만 아니라 반응 전류만큼 증가한다는 것을 의미한다. 따라서 AC 비율이 펄스 비율보다 커진다(그림 3a). 유사하게 다양한 주파수로 변경하여 I₂/I₁ 비율을 주파수에 따라 플로팅했다. 펄스 실험에서 고주파일수록 비율이 작아졌는데, 고주파(짧은 주기) 펄스에서 보상 전류가 발생할 충분한 시간이 없기 때문이다(그림 3b). 또한 다른 주파수의 AC 실험에서도 동일한 경향을 보였다(그림 3c). 펄스와 AC 실험 모두에서 주파수 증가에 따라 비율이 감소했다.

a 펄스와 AC의 I₂/I₁ 비율 비교. AC 비율이 펄스보다 큼. b 펄스 및 c AC의 I₂/I₁ 비율, 주파수 증가에 따라 감소

I-V 곡선을 사용하여 인체 경락 내부의 메커니즘을 분석했다. 초기에 전류가 급격히 증가하다가 피크 최대값을 초과한 후 점차 감소하여 포화된다. 이는 등온 과도 이온 전류(ITIC) 메커니즘[28,29,30,31,32,33]과 유사함을 발견했다. ITIC 이론에서 음이온과 양이온은 전기장에 의해 채널의 양쪽으로 이동하여 전류 증가를 초래한다[34]. 이온이 양쪽에 축적되면 공간 전하의 장벽으로 인해 전류가 점차 감소한다. 따라서 인체 내 전도 방식은 주로 이온을 통한다.

ITIC 이론에 따르면 경락의 전기 신호 전달은 이온 전류와 매우 유사하다. 측정 결과와 ITIC 이론에 따라, 초기 0.5V 전압 인가 시 이온이 전기장에 의해 이동하여 표류 전류를 생성하고 두 부위에 축적된다(그림 4a). 그러나 전압이 인가되지 않으면 이온 농도 차이에 의한 확산 전류로 비정상 전류가 측정되며, 전류 방향은 표류 전류와 반대다(그림 4b). 마찬가지로 AC 펄스 조건에서 0.5V 인가 시 표류 전류가 발생한다(그림 4c). 그러나 전압이 0.5V에서 -0.5V로 변하면 확산 전류와 반대 방향 전기장에 의한 표류 전류가 모두 형성되어 초기 측정값의 2배에 달하는 전류가 발생한다(그림 4d).

펄스 전기 특성 현상 설명 모델: a 전압에 의한 표류 전류, b 농도 기울기에 의한 확산 전류. AC 전기 특성: c 전압에 의한 표류 전류, d 역전압이 펄스의 확산 전류보다 큰 전류 생성

이 결과에 따라 12경락에서 동일한 실험을 수행했다. 표 1에서 I₂/I₁ 비율 모두 동일한 결과를 보였다. 펄스는 비정상 반응 전류를 보였고 비율은 1에 가까웠으며, AC 비율은 약 2였다.

우리의 발견은 체액 순환 이론과 유사하다. 경락 경혈 침술은 이온의 수동적 확산을 유도할 수 있다. 체액 순환 이론에서 경락은 이온과 신경전달물질로 구성되는데, 인체 조직은 수분, 무기염, 하전 생체콜로이드로 구성된 복잡한 전해질 전기 전도체이기 때문이다. 펄스가 인체에 인가되면 이온이 방향성 있게 이동하여 세포막 분극을 제거한다. 결과적으로 이온 농도와 분포에 현저한 변화가 생겨 인체 조직 기능에 영향을 미친다. 이는 기본 전기생리학적 요소이기도 하다.

본 연구의 한계는 질병이 경락의 신호 전달에 부정적 영향을 미칠 수 있다는 점이다. 환자가 아닌 30명의 건강한 자원자를 대상으로 연구를 진행했다. 특정 질환 환자의 침술 경락 전자 신호 반응에 대한 향후 연구가 필요하다.

결론

본 연구는 펄스와 AC 두 가지 펄스를 사용하여 역전압에 의한 비정상 반응 전류를 구현했다. 이 비정상 전류는 ITIC 이론으로 설명 가능하며, 이온의 이동이 표류 및 확산 전류를 생성함을 입증한다. 따라서 이온이 경락에 의해 전달되는 물질임이 확인되었다.

데이터 및 재료 가용성

모든 데이터는 제한 없이 완전히 이용 가능하다.

약어

ITIC:

등온 과도 이온 전류 (Isothermal transient ionic current)

AC:

교류 (Alternating current)

LI:

수양명 대장경 (Yangming large intestine meridian in hand)

SI:

수태양 소장경 (Taiyang small intestine meridian in hand)

SJ:

수소양 삼초경 (Shaoyang Sanjiao meridian in hand)

HT:

수소음 심경 (Shaoyin heart meridian in hand)

LU:

수태음 폐경 (Taiyin lung meridian in hand)

PC:

수궐음 심포경 (Jueyin pericardium meridian in hand)

BL:

족태양 방광경 (Taiyang bladder meridian in foot)

GB:

족소양 담경 (Shaoyang gallbladder meridian in foot)

ST:

족양명 위경 (Yangming stomach meridian in foot)

KI:

족소음 신경 (Shaoyin kidney meridian in foot)

LR:

족궐음 간경 (Jueyin liver meridian in foot)

SP:

족태음 비경 (Taiyin spleen meridian in foot)