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문제 정의
- 설정하였다. 따라서 본 연구에서는 개발한 측정 시스템을 이용하여 빠른 손놀림 운동 동안의 측정한 데이터와 임상의가 판정 (scoring)한 점수의 상관관계를 분석하여 파킨슨병 환자의 완서 증을 정 량화할 수 있는 지 표를 마련하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 별도의 setting 없이 임상검사와 동시에 진행이 가능하고 파킨슨병 환자의 느린 임상적 특징을 잘 표현할 수 있는 각속도 측정 시스템을 개발하였다.
- 위와 같이 파워스펙트럼 중 진전 주파수 대역에서 진전과 자발적인 움직 임을 구별하는 방법을 정 량화하기 위하여 다음과 같은 방법을 고안하였다. 비디오 및 파워스펙트럼을 통해 분석한 결과로부터, 진전 주파수대역의 최대파워가2X107 [deg2/sec2/Hz] 이상인 경우 자발적 움직임의 신호로서, 최대파워가 그 이하인 경우 진전 신호로서 판정하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 파킨슨병 환자의 운동기 능검사 항목중 빠른 손놀림 에 대하여 RMS각속도와 RMS각도를 산출하였다. 파킨슨병 환자의 RMS각속도는 UPDRS로 표현되는 환자 질병의 심한 정도를 잘 반영하고 있었다.
- 66 mv/deg/sec, CG-L53, NEC/TOKIN)가 사용되 었고, 센서는 그림 2와 같이 임상 적용이 용이하도록 하기 위해 손목에 쉽게 탈부착이 가능한 밴드에 삽입하였다. 센서의 삽입위치는 밴드 부착시 전완 원위부 등 쪽 부분 (dorsal part of distal forearm)에 올수 있도록 하였고, 이때 센서의 기준축 (reference axis)은 내회 전/외회전 운동의 즉정을 위해 그림 2와 같이 운동 방향과 수직이 되도록 하였다.
- 얼통신을 통하여 컴퓨터 로 전달되 도록 하였다. 시스템은 8채널의 데이터를 동시에 받는 것이 가능하도록 설계하였고, 본 연구에서는 양쪽의 전완을 위해 2개의 채널만 사용하였다. 데이터 저장과 모니터링을 위해 랩뷰 (LabView 8.
- 0 yrs, 남: 6명 , 여 :7 명)의 양쪽전완(26개)을대상으로실험을수행하였다. 실험 중 한 명의 임상의가 모든 전완에 대해 빠른내회전/외회전 운동의 점수를 UPDRS에 따라 책정하였다.
- 비디오 및 파워스펙트럼을 통해 분석한 결과로부터, 진전 주파수대역의 최대파워가2X107 [deg2/sec2/Hz] 이상인 경우 자발적 움직임의 신호로서, 최대파워가 그 이하인 경우 진전 신호로서 판정하였다. 이러한판정의 역치(threshold)는 비디오분석과 주파수 분석을 이용한 시행착오를 통하여 결정하였다. 모든 피험자의 data의 길이는 10초간이므로, 파워는 정량 적으로 비교할 수 있다.
- 전을 반복 시 행하였다. 측정 방법에 대해 충분히 숙지 한 상태에서 약 5초간 연습시간을 갖고 10초 동안 양쪽 전완을 측정 하였다.
- 피 험자는 손을 자연스럽 게 편 상태에서 팔꿉관절 (elbow joint) 을 몸에 붙여 고정하였고 가능한 빠르고 크게 전완의 내회 전과 외회 전을 반복 시 행하였다. 측정 방법에 대해 충분히 숙지 한 상태에서 약 5초간 연습시간을 갖고 10초 동안 양쪽 전완을 측정 하였다.
대상 데이터
- UPDRS의 운동기 능검사 항목 중 빠른 손놀림 (Rapid alternating movements of hands) 운동은 전완 (forearm) 의 내회전 (pronation) 과 외 회전 (supination) 운동을 반복하는 동작으로서, 각속도를 기반으로 한 정량적 증상판정에 적합하여, 본 연구의 첫 번째 적용대상으로 설정하였다. 따라서 본 연구에서는 개발한 측정 시스템을 이용하여 빠른 손놀림 운동 동안의 측정한 데이터와 임상의가 판정 (scoring)한 점수의 상관관계를 분석하여 파킨슨병 환자의 완서 증을 정 량화할 수 있는 지 표를 마련하고자 한다.
- 고려대학교병원의 특발성 파킨슨병 (Idiopathic Parkinson's disease) 을 앓고 있는 외 래환자 13명 (64 ± 11.0 yrs, 남: 6명 , 여 :7 명)의 양쪽전완(26개)을대상으로실험을수행하였다. 실험 중 한 명의 임상의가 모든 전완에 대해 빠른내회전/외회전 운동의 점수를 UPDRS에 따라 책정하였다.
데이터처리
- mean square: RMS)을 산출하였다. UPDRS 점수와 RMS 각속도 및 RMS각도의 상관관계를 분석하기 위해 SPSS 16.0을 이 용하여 Spearmam 싱관 (correlation) 분석을 실시 하였고, UPDRS 의 등급별 RMS각속도 및 RMS각도의 차이를 분석하기 위해 변량분석 (AN0VA)과 사후검증 (post hoc test: tukey test, p<0.05) 을 실시하였다.
- 이러한 필터링을 거친 데이터로부터 각속도와 각도의 평균값 (root mean square: RMS)을 산출하였다. UPDRS 점수와 RMS 각속도 및 RMS각도의 상관관계를 분석하기 위해 SPSS 16.
- 측정된 데이터는 매트랩 (MATLAB 6.5, Mathworks)을 이용하여 분석하였다. 자이로센서 신호의 드리프트 (drift)를 제거하기 위해 1Hz의 차단주파수를가진 4차 Butterworth 고역통과필터를 사용하였다.
성능/효과
- 그러나, 그림 3의 (b)와 같이 증상이 심하지 않아 속도가 빠른 환자의 경우, 자발적 운동의 주파수가 진전의 주파수대역에 겹쳐질 수 있다. 각속도신호의 파워스펙트럼과 임상의와의 비디오 분석을 통해, 자발적 운동의 경우에는 진전만 있는 경우와 비교해서 해당 주파수대 역에 포함되어 있는 자발적 운동의 최대파워의 크기가 진전의 최대파워보다 매우 큰 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 이러한 경우에는 진전을 무시하고 50Hz의 저역통과 필터를 사용하여 고주파잡음과 전원잡음만을 제거하는 것이 바람직하다.
- 4점의 데이터가 2개뿐인 것을 감안하면 더 많은 피험자 확보를 통해 모든 그룹의 유의한 차이가 가능할 것으로 기 대된다. 또한, 본 개발시스템은 임상검사의 정 량화를 시도한 기존의 시스템들[3-6]에 비해 임상의의 조작이 간편하고 환자의 사용이 용이하여, 쉽게 임상 적용이 가능할 것으로 보인다.
- 변량분석 결과 RMS 각속도와 RMS 각도 모두 UPDRS 점 수간의 유의한 차이를 보였다. (p<0.
- 본 연구의 결과는 빠른 손놀림 검사동안의 RMS각속도와 RMS 각도가 UPDRS 점수를 잘 반영하고 있는 것을 내타낸다. 특히, UPDRS 점수에 따른 RMS 각속도의 높은 상관계수와 그룹 간의 통계적 유의한 차이는 파킨슨병 환자의 움직임을 객관적이고 정량적인 값으로 표현할 수 있는 가능성을 시사한다.
- 고안하였다. 비디오 및 파워스펙트럼을 통해 분석한 결과로부터, 진전 주파수대역의 최대파워가2X107 [deg2/sec2/Hz] 이상인 경우 자발적 움직임의 신호로서, 최대파워가 그 이하인 경우 진전 신호로서 판정하였다. 이러한판정의 역치(threshold)는 비디오분석과 주파수 분석을 이용한 시행착오를 통하여 결정하였다.
- 모든 피험자의 data의 길이는 10초간이므로, 파워는 정량 적으로 비교할 수 있다. 이러한 정량적 기준을 통해 판정한 결과, 본 연구에 참가한 환자 중 1 인만이 능동적운동의 주파수가 진전 주파수대역 에 포함되는 특성을 보였다.
- 특히, UPDRS 점수에 따른 RMS 각속도의 높은 상관계수와 그룹 간의 통계적 유의한 차이는 파킨슨병 환자의 움직임을 객관적이고 정량적인 값으로 표현할 수 있는 가능성을 시사한다. 즉 RMS 각속도는RMS각도에 비해 파킨슨병 환자의 임상적 증상을 보다 잘 정량화할 수 있는 것으로 판단된다.
- 에 대하여 RMS각속도와 RMS각도를 산출하였다. 파킨슨병 환자의 RMS각속도는 UPDRS로 표현되는 환자 질병의 심한 정도를 잘 반영하고 있었다. 이로부터, 본 연구에서 개발한 시스템은 완서 증을 정 량적 으로 평 가할 수 있을 것으로 제 안된다.
- 인해 임상적 진단에 많은 어려움이 있었다. 하지만, 본 연구에서는 진전이 있는 환자의 움직 임 에서 진전신호를 제거 함으로써 동작 중 진전 (action tremor) 이 심한 환자의 경우에 도 자발적 인 움직 임을 정확하고 객관적으로 측정할 수 있었다 (RMS 각속도와 UPDRS간의 상관계수는 tremor 제거 전에는 r= - 0.888, tremor 제거 후에는r=-0.914 이었다).
후속연구
- 모든 그룹간에 유의한 차이가 존재하였다.4점의 데이터가 2개뿐인 것을 감안하면 더 많은 피험자 확보를 통해 모든 그룹의 유의한 차이가 가능할 것으로 기 대된다. 또한, 본 개발시스템은 임상검사의 정 량화를 시도한 기존의 시스템들[3-6]에 비해 임상의의 조작이 간편하고 환자의 사용이 용이하여, 쉽게 임상 적용이 가능할 것으로 보인다.
- 또한, 여러 운동기능항목에 대한 많은 피험자의 데이터 획득 후, 전문가시스템 (expert system) 등을 이용한다면 파킨슨병 환자의 완서 증에 대해 정 량적이고 객관적 인 진단이 가능할 것으로 사료된다.
- 앞으로의 연구에서, 본 연구에서 개발한 각속도 측정시스템을 이용하여 빠른 손놀림 항목 뿐 아니라 손가락 벌렸다 오므리기 (finger taps), 다리의 민첩성(leg agility)등 여러 운동기능 검사항목의 객관적 측정과 정 량적 분석이 가능할 것으로 사료된다. 또한, 여러 운동기능항목에 대한 많은 피험자의 데이터 획득 후, 전문가시스템 (expert system) 등을 이용한다면 파킨슨병 환자의 완서 증에 대해 정 량적이고 객관적 인 진단이 가능할 것으로 사료된다.
- 파킨슨병 환자의 RMS각속도는 UPDRS로 표현되는 환자 질병의 심한 정도를 잘 반영하고 있었다. 이로부터, 본 연구에서 개발한 시스템은 완서 증을 정 량적 으로 평 가할 수 있을 것으로 제 안된다.
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