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문제 정의
- 기 존연구성 과를 바탕으로 자율신 경 의 변화 결과를 명확히 분석하기 위해서는 대조군과 호흡의 주기, 호기/흡기 비율에 따른 차이에 대하여 분석할 필요가 있다, 이번 연구에서는 대조 군으로 서자 의적 호흡(평상시 안정상태에서의 호흡)과 호흡 시간의 호기/흡기 길이와 비율조절하여 지속적으로 호흡하게 하고 RSA를 포함한 HRV지표에 미치는 영향을 연구하였다.
- 필요가 있다, 이번 연구에서는 대조 군으로 서자 의적 호흡(평상시 안정상태에서의 호흡)과 호흡 시간의 호기/흡기 길이와 비율조절하여 지속적으로 호흡하게 하고 RSA를 포함한 HRV지표에 미치는 영향을 연구하였다.
제안 방법
- strain gauge로 측정한 흉곽의 두께 변화의 진폭을 측정하였다. 호흡유도시 자의적호홉보다 호흡 주기가 길어져 일회 흡기량이 늘어나 흉곽의 진폭도 늘어났다.
- 이때 비강부에 thermistor를 장착하고 흉부(sternum의 가운데 부착)에 strain gauges 를 장착하여, 자신의 호흡에 따른 변화양상을 모니터를 통해 확인할 수 있게 하였다. 각 생체신호측정 은 측정 장비는 다중생 체신호측정 장비 인 HSYS- REC-LD(Stellatte systems INC, Canada) > 이용하여 256sample/sec의 표본 추출 속도로 동시 측정하였고, 데이터획득 과정에서 전원라인을 통해 유입된 60Hz 전원 노이즈를 필터링하여 text 파일로 저장하였다. 호흡제어 속도는 미리 제작된 소리 샘플을 컴퓨터를 통해 재생하면서 피검자는 소리의 고저에 따라 호기와 흡기의 비율을 유지하도록 하였다.
- 다시 5분간 휴식후 호장흡단 호흡을 적용하고 실험을 마친다. 각각 4번의 호흡을 적용하는 구간은 모두 부착된 센서를 이용하여 생체신호를 측정하였다(Figure 1, 2).
- 부착하여 신호를 수집하였다. 생체신호 측정은 측정 장비는 다중생체신호측정장비인 HSYe REC-LD(Stellatte systems INC, Canada) > 이용하여 256sample/sec의 표본 추출 속도로 동시 측정하였고, 데이터획득 과정에서 전원라인을 통해 유입된 60Hz 전원 노이즈를 필터링하여 text 파일로 저장하였다.
- 심박변이도는 호흡유도를 시행하여 측정한 심전도를 이용하여 분석하였다. 분석에는 Complexity 2.
- 즉, 흡기와 호기비율을 1:1으로 설정하였다. 자연 호흡 제어와 마찬가지로 스피커를 통해 호흡 제 어음을 재생하면서 소리의 고저에 따라 3초간 흡기하고 3초간 호기를 반복하였다.
- 호흡연습을 시행한 후 비강 thermistor 이외에 추가적으로 심전도를 부착하였다. 전극을 부착한 후 피검자는 휴식용 긴 의자에 앉아서 몸과 마음을 이완시키고 자의적 호흡을 15분간 적용하면서 심전도를 측정하고, 그 다음 자연호흡을 15분간 시행하며 심전도를 재차 측정한다. 5분간 휴식하며 편한 자세와 호흡을 하게 한다.
- 4Hz사이이다. 주로 사용되는 측정지표로는 TP (Total power density, 0.4Hz), VLF(very low frequency density, ^0.04Hz), LF(low frequency density, 0.04- 0.15Hz), HF(high frequency density, 0.15-0.4Hz), RSA(respiratory sinus arrhythmia, 0.12-0.4Hz)로 이 5개의 지표를 연구에 사용하였다. 평가지표는 모두 로그변환하여 분석에 활용하였다.
- 측정 과정에서 인위파 및 잡음이 섞이지 않도록 피검자로 하여금 불필요한 동작을 삼가고, 눈을 가볍게 감되 각성상태를 유지토록 하였고, 검사자는 monitor에 나타난 뇌전도 소견과 피검자의 관찰을 통해 각성 상태를 수시로 검사하여 피검자가 수면 상태를 보이는 경우에는 환기하여 깨운 뒤 계속 검사를 시행하였다.
- 호장흡단 호흡속도 역시 자연호흡 속도와 동일하게 분당 10회로 하되, 흡기와 호기의 비율을 조정하였다. 즉, 흡기와 호기비율을 1:2로 설정하였다.
- 호흡제어 속도는 미리 제작된 소리 샘플을 컴퓨터를 통해 재생하면서 피검자는 소리의 고저에 따라 호기와 흡기의 비율을 유지하도록 하였다. 호흡 변화양상을 모니터를 통해 확인함으로써 어느 정도 일정한 tidal volume을 유지할 수 있도록 연습하였다. 호흡연습을 시행한 후 비강 thermistor 이외에 추가적으로 심전도를 부착하였다.
- 호흡속도는 분당 10회(6초/1회 호흡)로 설정했으며, 흡기와 호기의 비율은 약 1:1.6으로 설정하였다. 생리적으로 사람의 호흡은 흡기보다 호기가 더 연장되므로 이에 따른 비율을 적용한 것이다.
- 호흡수는 thermister로 측정한 비강호흡을 계산하였다. 자의적호흡 1회호흡당 주기가 3.
- 호흡 변화양상을 모니터를 통해 확인함으로써 어느 정도 일정한 tidal volume을 유지할 수 있도록 연습하였다. 호흡연습을 시행한 후 비강 thermistor 이외에 추가적으로 심전도를 부착하였다. 전극을 부착한 후 피검자는 휴식용 긴 의자에 앉아서 몸과 마음을 이완시키고 자의적 호흡을 15분간 적용하면서 심전도를 측정하고, 그 다음 자연호흡을 15분간 시행하며 심전도를 재차 측정한다.
- 호흡유도에 따른 HRV의 변화를 분석하기 위하여 일원 반복측정 분산분석을 실시하였다. 분석에 앞서 먼저 유도호흡 간에 동일한 분산을 가지고 있는지 구형성의 가정을 검정해야 하며, 구형 성의 가정이 성립한 경우에는 단일변량 분석을 하여야 하고 구형성의 가정이 성립되지 않으면 다변량 분석을 이용해야 한다.
- 호흡유도에 의해 HRV가 변화하는지를 검정하기에 앞서 연구변수들의 특성을 살펴보았으며, 이 연구변수들이 정규분포를 띄고 있는지를 검정하였다. 이를 위하여 Kolmogorov-Smimov 검정을 실시하였다.
- 각 생체신호측정 은 측정 장비는 다중생 체신호측정 장비 인 HSYS- REC-LD(Stellatte systems INC, Canada) > 이용하여 256sample/sec의 표본 추출 속도로 동시 측정하였고, 데이터획득 과정에서 전원라인을 통해 유입된 60Hz 전원 노이즈를 필터링하여 text 파일로 저장하였다. 호흡제어 속도는 미리 제작된 소리 샘플을 컴퓨터를 통해 재생하면서 피검자는 소리의 고저에 따라 호기와 흡기의 비율을 유지하도록 하였다. 호흡 변화양상을 모니터를 통해 확인함으로써 어느 정도 일정한 tidal volume을 유지할 수 있도록 연습하였다.
- 흡장호단 호흡제어를 시행함. 흡장호단 호흡의 속도는 자연호흡의 속도와 동일하게 분당 10회로 하되, 흡기와 호기의 비율을 다르게 조정하였다. 즉, 흡기와 호기비율을 1:1으로 설정하였다.
- 흡장호단 호흡제어를 시행함. 흡장호단 호흡의 속도는 자연호흡의 속도와 동일하게 분당 10회로 하되, 흡기와 호기의 비율을 다르게 조정하였다.
대상 데이터
- 그러므로 빠른 호흡과 낮은 진폭을 갖는 정상적인 휴지기의 호흡에서도 이번 연구에서 나타난 결과가 같을지 알려지지 않았다. 그리고 호기/흡기 비율의 조그만 차이는 RSA에 같은 영향을 미칠지도 연구대상이다.
- 본 연구는 2006년 11월부터 2007년 1월까지 3 개월간 건강한 남녀 성인을 모집하여 임상시험동의서에 서면으로 동의한 자로 총 78명(남:여= 47:31, 연령 24.35±1.92)이 참가하였다. 피검자는 자원자로 아래와 같이 연구에 영향을 미칠 수 있는 경우는 제외하였다.
데이터처리
- 그리고 호흡 유도에 따른 호흡의 주기, 흉부진폭의 변화, 심박수와 함께 HRV의 변화를 보기위하여 HRV 의 지 표인 LF, HF, VLF, TP, RSA, LF/HF ratio를 One way repeated-measured ANOVA를 시행하였다. 모든 통계분석은 SPSS 13 for windows> 활용하였고 유의수준은 p<0.
- 먼저 HRV변수의 정규분포를 검정하기 위해 Kolmogorov-Smirnov 검정을 실시하였다. 그리고 호흡 유도에 따른 호흡의 주기, 흉부진폭의 변화, 심박수와 함께 HRV의 변화를 보기위하여 HRV 의 지 표인 LF, HF, VLF, TP, RSA, LF/HF ratio를 One way repeated-measured ANOVA를 시행하였다.
- 이용하여 분석하였다. 분석에는 Complexity 2.0(Laxthaz Korea)프로그램을 이용하였다. 심 박변 이 도의 측정 지 표로 시 간영역 분석 (time domain analysis) 이 있는데, 주파수영역분석 (frequency domain analysis)은 심장 박동의 변화를 주파수 영역에서 분석하여 각 주파수영역의 신호가 상대적으로 어떤 강도(power spectral density; PSD) 로있는지 보는 방법으로써, 주요 주파수 대역은 0~ 0.
- 이를 위하여 Kolmogorov-Smimov 검정을 실시하였다.
이론/모형
- 분석에 앞서 먼저 유도호흡 간에 동일한 분산을 가지고 있는지 구형성의 가정을 검정해야 하며, 구형 성의 가정이 성립한 경우에는 단일변량 분석을 하여야 하고 구형성의 가정이 성립되지 않으면 다변량 분석을 이용해야 한다. 본 연구에서는 구형 성의 가정이 성립한 경우에는 Sphericity Assumed 값을, 그렇지 않은 경우에는 Wilks7 Lambda 값을 이용하여 검정하였다
성능/효과
- VLF지표는 자의적 호흡보다 호흡유도, 특히 흡장호단과 호장흡단이 유의하게 상승하였으며, 자연 호흡과 비교시에도 흡장호단과 호장흡단이 유의한 상승을 보였다(Figure 8).
- 각 지표와 HRV변수들의 정규분포 검정 결과를 보면 자의적호흡, 자연호흡, 흡장호단호흡, 흡단호장호흡 후, 정규분포를 띄지 않는 변수는 없었으며 모든 연구변수들이 정규분포를 띄는 것으로 나타났다. 따라서 이후의 일원 반복측정 분산분석을 이용하기에 무리가 없는 것으로 나타났다.
- 변화에 영향을 많이 미친다. 그리고 호흡 유도 중 흡장호단 LF, HF, RSA, VLU의 상승 폭 이유의 하게 가장 높았고, 자연호흡과 호장흡단은 HF와 RSA가 유의하게 상승한 반면 LF, VLF 등의 교감신경 반영지표의 상승폭이 흡장호단에 비하여 적었다.
- 자의적 호흡과 호흡유도의 3가지 방법과 통계적으로 유의한 차이가 있었고, 느린 호흡의 경우 자의적 호흡에 비해 RSA의 증가를 비롯한 자율신경지표의 상승을 유도하였다. 두 번째 요인으로 흉곽변화의 진폭 호흡유도시 자의적 호흡보다 호흡주기가 길어져 일회 흡기량이 늘어나 흉곽의 진폭도 늘어났다. 특히 흡장호단시에 흉곽의 진폭이 가장 큰 것은 흡기량이 흉곽의 폭을 증가시키는 요인임을 알 수 있다.
- 요약하면, 호기시간과 흡기시간의 비율이 RSA 에 영향을 미치며, 대조군에 비해 호흡수와 일회 호흡량이 증가한 호흡유도시 RSA를 비롯한 HRV 지표의 변화에 영향을 많이 미친다. 그리고 호흡 유도 중 흡장호단 LF, HF, RSA, VLU의 상승 폭 이유의 하게 가장 높았고, 자연호흡과 호장흡단은 HF와 RSA가 유의하게 상승한 반면 LF, VLF 등의 교감신경 반영지표의 상승폭이 흡장호단에 비하여 적었다.
- 일회호기량의 증가가 자율신경지표의 상승을 유도하는 이전 연구의 결과가 이번 연구에서도 나타난다. 자율신경 지표의 전반적인 상승을 보이는 가운데 흡장호단시특히 일회호흡량이 증가하고 LF, VLF등 교감신경의 지표가 특징적으로 증가하는 경향을 보인다.
- 11초이다. 자의적 호흡과 호흡 유도의 3가지방법과 통계적으로 유의한 차이가 있었고, 호흡유도는 3가지 방법 모두 1회 호흡 주기가 6초로 피검자들에게 유도하였으나 의도와는 달리 빠르게 숨을 쉬는 것으로 나타났다 (Figure 3).
- 11 초이다. 자의적 호흡과 호흡유도의 3가지 방법과 통계적으로 유의한 차이가 있었고, 느린 호흡의 경우 자의적 호흡에 비해 RSA의 증가를 비롯한 자율신경지표의 상승을 유도하였다. 두 번째 요인으로 흉곽변화의 진폭 호흡유도시 자의적 호흡보다 호흡주기가 길어져 일회 흡기량이 늘어나 흉곽의 진폭도 늘어났다.
- 04Hz의 주파수 대역으로 교감신경의 부가적인 정보를 제공해주는 것을 알려져 있으나 신뢰성 있는 정보를 획득하기 어렵다. 즉 호흡 유도 시 자율신경지표는 증가하지만 부교감신경을 나타내는 흡장호단시 HF, RSA와 LF가 동시에 증가하는 양상을 보이지만, 상대적으로 호기가 긴호장흡단과 자연호흡에서 HF가 자의적 호흡보다 유의하게 상승하지만 다;와 VLF가 상승폭이 적어서 상대적 심장미주신경의 안정상태를 이루는데 유리하다고 할 수 있다.
후속연구
- 그리고 이 연구의 한계는 단지 호기/흡기 비율로만 연구되었고 비교적 느리고 호흡의 진폭이증가된 상태였다는 것이다. 그러므로 빠른 호흡과 낮은 진폭을 갖는 정상적인 휴지기의 호흡에서도 이번 연구에서 나타난 결과가 같을지 알려지지 않았다.
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