선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 최근 새로운 패러다임인 카오스이론에 근거를 두고 뇌파 를 비선형적으로 측정하는 방법이 소개되고 있다. 본 연구는 알츠 하이머형 치매환자의 뇌파 신호를 상관차원을 이용하여 비선형적으로 분석하는 것이 가능한가를 알아보고 그 결과를 대조군과 비교해보기 위하여 시도되었다.
- 뇌파 신호에 관하여도 Babloyantz 등(1985)이 최초로 뇌파의 비선형적 분석인 차원 복합성을 분석한 이후로 많은 연구자들이 뇌기능을 카오스적 비선형적 방법으로 조사하여 왔다. 이에 저자들은 알츠하이머형 치매 환자의 뇌파 신호를 비선형적 방법으로 분석하는 것이 가능한가를 알아보고 그 결과가 대조군과 차이가 있는가를 조사하며 이러한 뇌파의 비선형적 분석법이 신경 정신과 영역에서 사용될 수 있는 가능성을 확인하는 기초작업으로서 본 예비 연구를 시도하였다.
제안 방법
- 1초, 민감도는 7μV/mm, 고주파 여과는 35Hz로 설정하였고 출력 단자는 국제 10∼20 뇌파 측정체계에 따른 F3, F4, F7, F8, Fp1, Fp2, T3, T4, T6, C3, C4, P3, P4, O1, O2의 15개 전극을 사용하였다. A1/A2의 기준 전위를 사용하였으며 편안하게 누운 채로 눈을 가볍게 감았지만 잠이 들지 못하게 한 채로 뇌파를 측정하였다. 눈으로 관찰하여 비교적 인위파나 잡음이 적고 안정된 상태에서의 뇌파 아날로그 신호를 출력단자에 연결된 개인용 컴퓨터에 설치한 아날로그-디지털 전환기를 통하여 32.
- A1/A2의 기준 전위를 사용하였으며 편안하게 누운 채로 눈을 가볍게 감았지만 잠이 들지 못하게 한 채로 뇌파를 측정하였다. 눈으로 관찰하여 비교적 인위파나 잡음이 적고 안정된 상태에서의 뇌파 아날로그 신호를 출력단자에 연결된 개인용 컴퓨터에 설치한 아날로그-디지털 전환기를 통하여 32.678초 동안 500Hz의 표본 추출 빈도로 연속적으로 디지털화 시키는 프로그램을 이용하여 자료를 수집하였다.
- 상관차원은 보다 친숙한 Hausdorff 혹은 프랙탈 차원이라고 불리우는 D0가 추정하기가 용이하지 못하므로 시계열을 이용하여 보다 계산이 용이하도록 만들어진 개념이다. 상관차원을 구하기 위해서는 우선 Takens의 이론에 근거하여 시계열 자료를 정지공간에서 벡터로 재구성하여 끌개를 구현한다. 이때의 위상 공간 임베딩은 F(t)가 시간 t 시점에서의 측정치이고 △t가 적절한 지연치일 때 F(t), F(t＋△t), F(t＋2△t)의 관계를 표현하는 다차원 위상도의 한 형태를 작성하는 것을 이용한다.
- 알츠하이머형 치매군과 대조군 사이의 상관차원 값의 비교를 각 전극마다 시행하였고 각 전극을 Kahn 등(1993)의 해부학적 위치 분류에 따라 전두부(Fp1, Fp2, F3, F4), 측두부(F7, F8, T3, T4, T6), 중앙부(C3, C4) 및 후두부(P3, P4, O1, O2)의 네 부 위로 나누어 각 부위의 상관차원의 합 사이에 차이가 있는가를 조사하였다. 전체 전극을 좌측과 우측으로 나누어 양측간에 차이가 있는지도 알아보았다.
- 알츠하이머형 치매군과 대조군 사이의 상관차원 값의 비교를 각 전극마다 시행하였고 각 전극을 Kahn 등(1993)의 해부학적 위치 분류에 따라 전두부(Fp1, Fp2, F3, F4), 측두부(F7, F8, T3, T4, T6), 중앙부(C3, C4) 및 후두부(P3, P4, O1, O2)의 네 부 위로 나누어 각 부위의 상관차원의 합 사이에 차이가 있는가를 조사하였다. 전체 전극을 좌측과 우측으로 나누어 양측간에 차이가 있는지도 알아보았다.
대상 데이터
- 가톨릭대학교 대전성모병원 신경정신과에 내원한 65세 이상의 노인 환자들을 대상으로 하여 내과적 및 신경정신과적 질환과 뇌 외상 혹은 약물사용장애의 병력을 조사하였다. 알츠하이머형 치매군은 한국어판 간이정신상태검사(권용철과 박종한 1989) 결과가 24점 미만이며 기억장애에 부가하여 한 영역 이상의 인지기능상에 장애가 있으며 병력, 이학적 검사, 실험실 검사, 뇌 전산화 단층촬영 및 뇌 자기공명영상 상인지 장애를 일으킬 수 있는 특정한 질환이 없으며 정신상태 검사상 정서 장애가 배제되고 Hachinski 허혈 척도(Rosen 등 1980)상 4점 미만으로 뇌혈관성 장애 및 허혈성 병변을 배제할 수 있었고 DSM-IV(American Psychiatric Association 1994) 진단 기준에 의해서 알츠하이머형 치매와 NINCDS-ADRDA(McKhann 들 1984)의 기준의 알츠하이머병 예측 환자의 기준에 모두 맞는 사람으로 선정하였다.
- 뇌파기는 일본 Nihon Kohden사의 모델 EEG-4421K이었으며 시상수는 0.1초, 민감도는 7μV/mm, 고주파 여과는 35Hz로 설정하였고 출력 단자는 국제 10∼20 뇌파 측정체계에 따른 F3, F4, F7, F8, Fp1, Fp2, T3, T4, T6, C3, C4, P3, P4, O1, O2의 15개 전극을 사용하였다. A1/A2의 기준 전위를 사용하였으며 편안하게 누운 채로 눈을 가볍게 감았지만 잠이 들지 못하게 한 채로 뇌파를 측정하였다.
- 이들 중 협조적으로 뇌파검사를 시행할 수 있었던 3명을 최종 대상으로 하였다. 대조군은 한국어판 간이정신상태검사상 25점 이상이며 병력과 정신상태검사상 치매나 다른 주요한 정신장애가 없고 뇌파 검사 결과에 영향을 줄 수 있는 신체 장애가 없던 3명이었다.
- 알츠하이머형 치매군은 한국어판 간이정신상태검사(권용철과 박종한 1989) 결과가 24점 미만이며 기억장애에 부가하여 한 영역 이상의 인지기능상에 장애가 있으며 병력, 이학적 검사, 실험실 검사, 뇌 전산화 단층촬영 및 뇌 자기공명영상 상인지 장애를 일으킬 수 있는 특정한 질환이 없으며 정신상태 검사상 정서 장애가 배제되고 Hachinski 허혈 척도(Rosen 등 1980)상 4점 미만으로 뇌혈관성 장애 및 허혈성 병변을 배제할 수 있었고 DSM-IV(American Psychiatric Association 1994) 진단 기준에 의해서 알츠하이머형 치매와 NINCDS-ADRDA(McKhann 들 1984)의 기준의 알츠하이머병 예측 환자의 기준에 모두 맞는 사람으로 선정하였다. 이들 중 협조적으로 뇌파검사를 시행할 수 있었던 3명을 최종 대상으로 하였다. 대조군은 한국어판 간이정신상태검사상 25점 이상이며 병력과 정신상태검사상 치매나 다른 주요한 정신장애가 없고 뇌파 검사 결과에 영향을 줄 수 있는 신체 장애가 없던 3명이었다.
- 전체 16,384(500Hz×32.678초) 시점의 자료를 가지고 분석하였다. 상관차원은 Grassberger-Procaccia 알고리듬을 약간 변형하여 C언어로 한국과학기술원 물리학과 센서공학연구실에서 제작한 소프트웨어를 이용하여 계산하였다.
데이터처리
- 3명의 알츠하이머형 치매 환자와 3명의 대조군에서 뇌파 신호를 받아 디지털 화한 후에 비선형분석법 중 하나인 상관차원 값을 계산하였다. 전체 15개의 전극부위 중 3곳을 제외하고는 모든 전극과 두뇌 영역별, 반구별 분석 모두에서 알츠하이머형 치매군 의 상관차원값이 유의하게 낮았다.
- 통계 분석은 SPSS를 이용하여 전산처리하였으며 모든 비교는 대상 수가 적어 비모수방법인 Mann-Whitney U-Wilcoxon rank sum W 검정을 시행하였고 유의수준은 p<0.05로 설정하였다
이론/모형
- 678초) 시점의 자료를 가지고 분석하였다. 상관차원은 Grassberger-Procaccia 알고리듬을 약간 변형하여 C언어로 한국과학기술원 물리학과 센서공학연구실에서 제작한 소프트웨어를 이용하여 계산하였다. 최소한의 임베딩 차원을 사용하는 이 새로운 알고리듬은 기존 방법들에 비하여 보다 신속하게 결과를 얻을 수 있으며 잡음의 영향을 덜 받는 것이 확인된 바 있다(정재승 1996).
성능/효과
- 1). 각 두뇌 영역별로 나누어 본 결과 전두부, 측두부, 중앙부 및 후두부 모두에서 상관차원의 평균값이 알츠하이머형 치매군이 유의하게 낮았다(Table 2). 반구간 비교에서도 알츠하이머형 치매군이 좌, 우반구 모두에서 대조군에 비하여 유의하게 낮은 상관차원 값을 보였다 (Table 3).
- 결론적으로 본 예비적 연구를 통하여 알츠하이머형 치매 환자에서 카오스 이론을 이용한 비선형적 전기신경생리학적 분석으로 알아낼 수 있는 두뇌의 복합성이 감소되었다는 것을 확인하였으며 향후 뇌파의 비선형적 분석이 두뇌 기능을 조사하는 데에 유용할 가능성이 있다는 것을 알 수 있었다.
- 알츠하이머형 치매 환자는 전체 15개의 전극 부위 중 3곳인 F3, Fp1, P3를 제외하고 나머지 모두에서 대조군에 비하여 상관차원 값이 유의하게 낮았다(Table 1, Fig. 1). 각 두뇌 영역별로 나누어 본 결과 전두부, 측두부, 중앙부 및 후두부 모두에서 상관차원의 평균값이 알츠하이머형 치매군이 유의하게 낮았다(Table 2).
- 이에 따라 치매 환자에서는 그 상관차원이 낮을 것이라고 예상되는 바, 본 연구에서도 알츠하이머형 치매 환자의 뇌파 신호를 카오스 이론을 응용한 비선형 역동을 이용하여 측정한 상관 차원 값이 3곳의 전극이외의 대부분의 두뇌 영역에서 대조군에 비하여 유의하게 낮은 결과를 나타내었다. 이들 세 부위도 통계 적으로는 유의하지 않았을 뿐이지 절대수치는 대조군에 비하여 현저히 낮았으며, 각 두뇌 부위별로 상관차원 값을 합산하여 비교한 결과 모든 두뇌 영역에서 알츠하이머 치매군이 대조군에 비하여 유의하게 낮은 상관차원을 보였다. 이는 치매환자군이 파킨슨씨병 환자군과 정상대조군보다 상관차원값이 낮았다는 보고 (Stam 등 1994)와 부검으로 확인된 알츠하이머 치매 환자들이 대조군이나 알츠하이머 치매 추정 환자들에 비하여 후두부에서 측 정한 프랙탈 차원값이 가장 낮았다는 연구(Woyshville 등 1987； Woyshville과 Calabrese 1994)와 일치되는 결과이다.
- 이에 따라 치매 환자에서는 그 상관차원이 낮을 것이라고 예상되는 바, 본 연구에서도 알츠하이머형 치매 환자의 뇌파 신호를 카오스 이론을 응용한 비선형 역동을 이용하여 측정한 상관 차원 값이 3곳의 전극이외의 대부분의 두뇌 영역에서 대조군에 비하여 유의하게 낮은 결과를 나타내었다. 이들 세 부위도 통계 적으로는 유의하지 않았을 뿐이지 절대수치는 대조군에 비하여 현저히 낮았으며, 각 두뇌 부위별로 상관차원 값을 합산하여 비교한 결과 모든 두뇌 영역에서 알츠하이머 치매군이 대조군에 비하여 유의하게 낮은 상관차원을 보였다.
- 3명의 알츠하이머형 치매 환자와 3명의 대조군에서 뇌파 신호를 받아 디지털 화한 후에 비선형분석법 중 하나인 상관차원 값을 계산하였다. 전체 15개의 전극부위 중 3곳을 제외하고는 모든 전극과 두뇌 영역별, 반구별 분석 모두에서 알츠하이머형 치매군 의 상관차원값이 유의하게 낮았다.
후속연구
- 그러나 이러한 필요조건이 곧 카오스계가 되는 충분조건은 아니며 뇌파가 비선형적 요소를 가지고 있을지라도 저차원적이 아니고 상당히 높은 차원으로 결정되므로 카오스 신호가 아니라는 주장도 대두되고 있으며(Pritchard 등 1995), 비록 완전히 전파장의 신호를 무작위로 내는 백색잡파는 아닐지라도 일정한 범주내의 잡파인 유 색잡파일 가능성도 완전히 배제되지는 않고 있다(R,schke 등 1995b). 따라서 향후 리아프노프 지수(이재훈 등 1996；R,schke 등 1995a), 상호 정보(김대진 등 1997), 바이스펙트럼, 트라이스펙트럼, 엔트로피 등 카오스적 성상을 다른 측면에서 알아 볼 수 있는 다양한 지표들을 뇌파 신호에서 적용하여 신호 내부 체계의 속성을 정확히 파악하려는 노력을 계속하여 과연 카오스적 신호인지 확인할 필요가 있을 것이다.
- 본 연구 결과는 알츠하이머형 치매 환자에서 카오스 이론을 이용한 비선형적 전기신경생리학적 분석으로 알아낼 수 있는 두뇌 의 복합성, 즉 두뇌의 카오스적 성상이 감소되어 있다는 것을 의미하며 향후 뇌파의 비선형적 분석이 두뇌 기능을 조사하는데에 유용한 새로운 방법이 될 가능성이 있다는 것을 시사한다.
- 향후 알츠하이머형 치매를 제외한 혈관성 치매 등에서의 비선형 분석을 시행하여 치매 형태에 따른 특징을 비교할 필요가 있을 것이며, 노인 대조군이 아닌 젊은 연령의 성인 대조군에서의 분석도 추가하여 연령에 따른 변화도 조사하여야 할 것이다. 상 관차원의 계산은 표본 추출율, 관찰기간, 시간적 변인 등에 따라 차이가 심하므로 그 절대치를 비교하는 것의 의미가 없고 정신생리적 변화에서 어떻게 상관차원이 다른가를 보는 것이 유용하다고 하므로(Jansen 1991), 향후 치매환자에서 시간적인 변화에 따른 상관차원 값의 변화를 조사하는 것도 의미가 있을 것으로 생각된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.