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문제 정의
- 본 연구에서는 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증군과 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군의 수면 중의 심박동 변이율에 대하여 탈경향변동분석을 시행하여 증상의 심각도와의 관계를 알아보려 하였다. 그 결과, 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군과 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증군의 축척 지수가 장기 시간적 관련성을 보이며, 자기유사성을 가짐을 확인하였다.
- 이 연구에서는 이런 장점을 가진 탈경향변동분석을 폐쇄성 수면 무호흡증 환자군에 적용하여 심박동 변이율의 지표를 구하고, 축척지수와 증상의 심각도와의 관계를 살펴보고자 하는 것이다.
제안 방법
- 두 쌍의 안전도를 부착하였고, 근전도 감지기는 하악근과 전경골근에 부착하였다. 공기 흐름은 비강공기압력 측정 센서와 흡기와 호기 간의 공기 온도 차를 이용해 작동하는 공기 흐름 측정용 감지기(thermistor)를 사용하여 측정하였다. 호흡 운동은 흉곽과 복부에 벨트를 둘러 측정하였다.
- 나이와 체질량지수(body mass index, 이하 BMI)를 통제하여 무호흡-저호흡지수와 심박동 변이율 지표간의 부분 상관성을 분석하였다. 무호흡-저호흡 지수와 탈경향변동분석에서 얻어진 축척 지수와의 상관성을 분석하였으며 저주파/고주파 비와 축척 지수와의 상관성을 분석하였다.
- 뇌파는 C3/ A2, C4/A1으로부터 얻어졌으며 수면과 각성의 시작을 알 수 있는 알파파를 쉽게 감지할 수 있는 O1/A2, O2/A1 전극에서 얻어졌다. 두 쌍의 안전도를 부착하였고, 근전도 감지기는 하악근과 전경골근에 부착하였다. 공기 흐름은 비강공기압력 측정 센서와 흡기와 호기 간의 공기 온도 차를 이용해 작동하는 공기 흐름 측정용 감지기(thermistor)를 사용하여 측정하였다.
- 나이와 체질량지수(body mass index, 이하 BMI)를 통제하여 무호흡-저호흡지수와 심박동 변이율 지표간의 부분 상관성을 분석하였다. 무호흡-저호흡 지수와 탈경향변동분석에서 얻어진 축척 지수와의 상관성을 분석하였으며 저주파/고주파 비와 축척 지수와의 상관성을 분석하였다. 통계적 유의수준은 p<0.
- 저호흡은 호흡이 50~80% 감소된 상태가 10초 이상 지속되고 이로 인해 동맥혈 산소 포화도가 최소 4% 이상 감소하거나 각성이 되는 경우로 하였으며, 무호흡은 호흡이 80% 이상 감소된 상태가 10초 이상 지속되는 경우로 하였다. 무호흡-저호흡지수는 전체 수면시간 동안의 무호흡, 저호흡 횟수를 전체 수면시간으로 나누어 계산하였다. 수면 단계 분류 및 각성은 1인의 수면 전문가에 의해 Rechtschaffen과 Kales의 연구21) 표준 기준에 따라 분석하였다.
- 분석은 획득된 심전도신호에서 R 최고 지점을 검출하고, R-R 간격을 구해 심박동 변이율 신호를 획득한 후 탈 경향변동분석을 적용하였다. 여기서는 심전도 채널에서 얻어진 심박동 변이율이 시계열이 된다.
- 선별된 대상군 중에서 무호흡-저호흡지수가 15점 이상이며 30점 미만인 경우를 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증으로 하였고, 무호흡-저호흡지수가 30점 이상인 경우를 중증 폐쇄성 수면 무호흡증으로 하였다.20) 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증은 22명이었으며 중증 폐쇄성 수면 무호흡증은 37명이었다.
- 수면 다원 기록기기는 Embla N700 system(Medcare-Embla®, Reykjavik, Iceland)으로 Somnologica version 3.3.1 software를 사용하였고 표준화된 방법으로 각종 전극들과 감지기들을 대상자에게 부착하였다.
- 이번 연구에서는 폐쇄성 수면 무호흡증 환자를 대상으로 수면 중 심박동 변이율의 탈경향변동분석을 시행하여 축척 지수(scaling exponent) α와 증상의 심각도와의 관계 및, 기존의 심박동 변이율 지표와의 상관관계를 살펴보았다.
- 잡음은 모두 제거되었고, 정상 심박동에서만 분석되었다. 주파수 영역 분석에서는 초저주파(very low frequency, VLF, 0.0033~0.04Hz), 저주파(low frequency, LF, 0.04~0.15Hz), 고주파(high frequency, HF, 0.15~0.40Hz) 영역에서 측정하였고, 저주파/고주파 비(LF/HF ratio)도 통계에 포함되었다.
- 호흡 운동은 흉곽과 복부에 벨트를 둘러 측정하였다. 혈중 산소 포화도는 왼쪽 둘째손가락 끝에 감지기를 부착하여 측정하였다.
- 공기 흐름은 비강공기압력 측정 센서와 흡기와 호기 간의 공기 온도 차를 이용해 작동하는 공기 흐름 측정용 감지기(thermistor)를 사용하여 측정하였다. 호흡 운동은 흉곽과 복부에 벨트를 둘러 측정하였다. 혈중 산소 포화도는 왼쪽 둘째손가락 끝에 감지기를 부착하여 측정하였다.
대상 데이터
- 7세였다. 1) 남성, 2) 61세 미만, 3) 깨어있을 때 심전도 정상, 4) 무호흡-저호흡지수(apnea-hypopnea index, 이하 AHI)가 15점 이상인 환자를 대상으로 하였다. 심박동 변이율은 자율신경계의 결과로 나타나는데, 심장질환이 없는 정상 신체 상태군을 대상으로 한 여러 연구에서 교감신경계에 의한 신경-혈역동 균형에서 남녀의 차이가 보고되고 있으며15-18) 또한 고혈압을 진단받은 군을 대상으로 한 Pavithran 등19)의 연구에서도 단기 심박동 변이율에서 성별의 차이를 보고하고 있다.
- 심박동 변이율은 자율신경계의 결과로 나타나는데, 심장질환이 없는 정상 신체 상태군을 대상으로 한 여러 연구에서 교감신경계에 의한 신경-혈역동 균형에서 남녀의 차이가 보고되고 있으며15-18) 또한 고혈압을 진단받은 군을 대상으로 한 Pavithran 등19)의 연구에서도 단기 심박동 변이율에서 성별의 차이를 보고하고 있다. 그러므로 이번 연구에서는 대상군의 성별에 의한 차이를 배제하기 위해 남성 환자를 대상으로 하였다. 고혈압 약물치료를 받고 있거나 고혈압 진단을 받은 환자는 제외하였다.
- 1 software를 사용하였고 표준화된 방법으로 각종 전극들과 감지기들을 대상자에게 부착하였다. 뇌파는 C3/ A2, C4/A1으로부터 얻어졌으며 수면과 각성의 시작을 알 수 있는 알파파를 쉽게 감지할 수 있는 O1/A2, O2/A1 전극에서 얻어졌다. 두 쌍의 안전도를 부착하였고, 근전도 감지기는 하악근과 전경골근에 부착하였다.
- 치료받지 않은 남성 폐쇄성 수면 무호흡증 환자 59명을 두 곳의 대학병원에서 모집하였다. 평균 연령은 45.
데이터처리
- 증등증 폐쇄성 수면 무호흡증군과 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군 간의 인구통계학적 특성, 수면지표와 사건, 심박동 변이율 지표들을 비교하기 위해 독립 t 검정(independent t-test)을 시행하였다. 분석에 포함된 수면 사건은 무호흡-저호흡 지수, 산소탈포화지수, 혈중산소 포화도의 평균, 각성지표, 사지 움직임, 코골이 시간이다.
이론/모형
- 무호흡-저호흡지수는 전체 수면시간 동안의 무호흡, 저호흡 횟수를 전체 수면시간으로 나누어 계산하였다. 수면 단계 분류 및 각성은 1인의 수면 전문가에 의해 Rechtschaffen과 Kales의 연구21) 표준 기준에 따라 분석하였다.
성능/효과
- 20) 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증은 22명이었으며 중증 폐쇄성 수면 무호흡증은 37명이었다.
- 본 연구에서는 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증군과 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군의 수면 중의 심박동 변이율에 대하여 탈경향변동분석을 시행하여 증상의 심각도와의 관계를 알아보려 하였다. 그 결과, 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군과 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증군의 축척 지수가 장기 시간적 관련성을 보이며, 자기유사성을 가짐을 확인하였다.
- 이로서 축척 지수의 감소가 심박동 변이율의 저하를 의미하는 것으로도 생각해 볼 수 있겠다. 또한 저주파 영역력의 경우 혈압의 변동에 의한 압수용체의 활성도의 변화와 연관되어 있으며 증상이 심할수록, 즉 축척 지수가 낮을수록 교감신경계의 활성화가 증가가 되어 교감신경계의 지표인 저주파 영역력이 증가되는 것으로 음의 상관관계를 설명할 수 있을 것이다. 이와 마찬가지로 Francis 등32)의 연구에 따르면 장기 축척 지수는 산술적으로 초저주파/(초저주파+저주파) 비로 산출할 수 있다.
- 각 군 간에 연령이나 비만도는 유의한 차이가 없었다. 수면 다원 검사 결과에서, 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군에서 1단계 수면의 비중이 더 높았다(p=.003). 다른 수면 변수들은 차이가 없었다.
- 이번 연구에서 축척 지수는 무호흡-저호흡지수와 음의 상관관계를 보였으며 전체 주파수영역, 초저주파, 저주파 영역 및 저주파/고주파 비와 음의 상관관계를 가짐을 확인할 수 있었다. 이는 중증 폐쇄성 수면 무호흡증 환자군이 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증 환자군에 비해 더많은 수면중의 반복적인 저산소증과 각성 반응이 발생하게 되고 이로 인해 교감신경계 활성도가 증가하여 인체 내부활성도가 높아지면서 자율신경계의 평형이 깨어져 심박동 변이율이 변화하게 되었음을 암시한다.
- 30)31) 폐쇄성 수면 무호흡증 역시, 이런 자율신경계의 불균형으로 인하여 심혈관질환의 위험도를 높이는 것으로 추측된다. 이번 연구에서는 증상이 심할수록, 즉 무호흡-저호흡지수가 증가할수록 자율신경계의 조절이 원활하게 이루어지지 못하고 교감신경계가 활성화가 되어 심박동 변이율이 감소되는 것으로 생각할 수 있다. 이로서 축척 지수의 감소가 심박동 변이율의 저하를 의미하는 것으로도 생각해 볼 수 있겠다.
- 저주파/고주파 비는 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증 군의 경우 2.03±1.08, 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군의경우 4.38±3.67로 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군에서 유의하게 높았다(p=.005).
- 주파수 영역 분석에서 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증군의 평균 전체 주파수 영역력은 13,682±4,643ms2, 평균 초저주파 영역력은 8,523±3615ms2, 평균 저주파 영역력은 3,135±1,145ms2, 고주파 영역력은 1,885±1,108ms2이었다.
- 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군의 평균 전체 주파수 영역력은 19270±9,429ms2,평균 초저주파 영역력은 12,038±7,216ms2, 평균 저주파 영역력은 5,292±3,059ms2, 고주파 영역력은 1,738±1,523ms2이었다. 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군이 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군보다 평균 전체 주파수(p=.012), 초저주파(p=.038), 저주파(p=.002) 영역에서 높게 나타났다. 저주파/고주파 비는 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증 군의 경우 2.
- 010)을 보였다. 중증 폐쇄성 수면 무호흡증에서 높은 호흡 각성도 및 전체 각성도를 보였고, 지속적 각성도는 차이가 없었다. 주파수 영역 분석에서 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증군의 평균 전체 주파수 영역력은 13,682±4,643ms2, 평균 초저주파 영역력은 8,523±3615ms2, 평균 저주파 영역력은 3,135±1,145ms2, 고주파 영역력은 1,885±1,108ms2이었다.
- 축척 지수는 평균 전체 주파수영역(r=-.565, p=<.0001), 초저주파 영역(r=-.425, p=.001), 저주파 영역(r=-.633, p=<.0001)과 음의 상관관계를 보였으며 통계적으로 유의한 수준이었다.
- 0001)과 음의 상관관계를 보였으며 통계적으로 유의한 수준이었다. 축척 지수와 저주파/고 주파 비는 음의 상관관계를 나타내고 있었으며 이는 통계적으로 유의한 수준이었다(r=-.305, p=.019)(표 1).
- 다른 수면 변수들은 차이가 없었다. 평균 무호흡-저호흡지수는 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군에서 유의하게 높았고, 코골이 시간은 두 군 간에 유의한 차이가 없었다. 중증 폐쇄성 수면 무호흡증군에서 중등증 폐쇄성 수면 무호흡증군보다 높은 산소탈포화지수(p<.
- 한편, 이번 연구에서 중등증 수면 무호흡증군과 중증 수면 무호흡증군의 축척 지수가 군 간에 유의한 차이를 보이는 것을 확인하였으며 중증 수면 무호흡증군이 더 낮았다. 축척 지수 α는 여러 질환에서 진단적, 예후 인자로 보고되고 있다.
후속연구
- 이렇게 획득된 심박동 기록을 탈경향변동분석을 사용함으로써 폐쇄성 수면 무호흡증을 진단하고 증상의 심각도를 측정하는데 유용하며 추후 평가에도 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 그러나 이번 연구에서는 정상대조군을 함께 분석하지 않았다는 제한점이 있어 폐쇄성 수면무호흡의 선별검사로서의 의의는 추후 평가되어야 할 것이다.
- 고주파 영역력의 경우 부교감 신경계의 활성을 대표하는 측정치로 해석되며 이는 짧은 시간동안의 호흡과 연관이 되므로 긴 시계열을 적용시킨 이번 연구에서는 확인할 수 없었다. 이런 제한점을 극복하기 위해서는 적합한 기준으로 짧은 간격의 시계열 및 긴 간격의 시계열로 나누어 심박동 변이율을 분석하여 각각에 대한 상관관계가 추후 연구가 되어야 할 것이다.
- 심박동 변이율의 측정은 환자가 일상생활에 부담 없이 간단한 휴대 기록기기(홀터)로 심전도 신호를 획득할 수 있어 편이성을 도모할 수 있으며 경제적인 부담도 감소된다. 이렇게 획득된 심박동 기록을 탈경향변동분석을 사용함으로써 폐쇄성 수면 무호흡증을 진단하고 증상의 심각도를 측정하는데 유용하며 추후 평가에도 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 그러나 이번 연구에서는 정상대조군을 함께 분석하지 않았다는 제한점이 있어 폐쇄성 수면무호흡의 선별검사로서의 의의는 추후 평가되어야 할 것이다.
- 33) 그러므로 저주파 영역력과 축척지수와의 음의 상관관계를 추론할 수 있으며 이번 연구에서도 음의 상관관계를 확인할 수 있었다. 이번 연구에서는 고주파 영역력과 축척 지수와의 유의한 상관관계를 발견하지는 못하였다. 고주파 영역력의 경우 부교감 신경계의 활성을 대표하는 측정치로 해석되며 이는 짧은 시간동안의 호흡과 연관이 되므로 긴 시계열을 적용시킨 이번 연구에서는 확인할 수 없었다.
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