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문제 정의
- 본 연구에서는 중력 및 관성모멘트의 영향을 고려하고, 운동속도에 의존하지 않는 평가변수를 개발하여, 경직을 보다 객관적으로 정 량화하고자 하였다.
- 본 연구에서는 파킨슨병 환자의 경직을 정 량화하기 위한 측정 시 스템을 개 발하고, 정 량적 평 가변수로서 점 탄성 특성을 제 안 하였다. 점탄성특성은 임상적 평가점수와 매우 높은 상관관계를 보였다.
제안 방법
- 그림 1은 측정부를 나타내며, 크게 기계장치와 센서로 분류된다. 기 계 장치는 1) 손과 전완을 올려 놓기 위한 알루미 늄 판, 2) 손목관절을 중심으로 손을 회전시키기 위한 회전베어링과 반원판 및 3) 손목운동을 인가하기 위한 손잡이로 구성하였다. 양방향로드셀(UMMA-1 OK, DACELL, Korea) 을 손잡이와 손판의 사이에 위치시켜, 계측된 힘과 힘의 회전 반경으로부터 저항성 토크를 산출하였다.
- 그림 2는 신호 처리부를 나타낸다. 각 센서의 신호는 필터링과 증폭을 거쳐 Labview DAQ (Data Acquisition) 보드를 통하여 AD변환하였다. 차후Matlab 6.
- 손목의 굽힘 (Flexion)과 폄 (Extension) 운동을 각각 6회씩 실시하였으며 , 피험자에게 자발적으로 움직이지 않도록 주의를 주었다. 과거의 연구에서, 자발적 움직임은 평가변수의 신뢰성을 크게 제한하였으므로, 본 연구에서는 피험자가 운동의 타이밍을 예측할 수 없도록 운동속도 및 시 점 을 무작위 로 실시하였다.
- 실험 전, 임상의가UWDRS 경직점수를 매겼다. 그후, 실험 자가측정 장치의 손잡이를 잡고손목의 수동적인 관절운동을 실시하였다. 손목의 굽힘 (Flexion)과 폄 (Extension) 운동을 각각 6회씩 실시하였으며 , 피험자에게 자발적으로 움직이지 않도록 주의를 주었다.
- 로드셀에서 계측되어진 토크를 7.라 하고, 가변저항으로부터 계측된 손목관절의 각도를 0 라 하고, 수치 미분을 통하여 각속도(3) 와 각가속도(a)를 구하였다. 탄성계수(K)와 점성계수(3), 상수 (0)는 실험데이터를 이용하여 최소자승법(LSE)을 통하여 구하였다.
- 본 연구에서는 중력과 관성모멘트를 모두 고려하였고, 피험자의 자발적 인 움직 임을 최소화하였으며, 검사자가 인가하는 운동속도에 무관한 분석변수를 사용하여 운동속도의 실험내 및 실험간 변동에 의한 영향을 받지 않았다. 또한, 본 연구에서는 임상에서 경직을 주로 평가하는 관절부위인 손목의 경직을 측정하였고, 시스템이 크지 않고 조작이 간단하다는 장점이 있다.
- 양방향로드셀(UMMA-1 OK, DACELL, Korea) 을 손잡이와 손판의 사이에 위치시켜, 계측된 힘과 힘의 회전 반경으로부터 저항성 토크를 산출하였다. 손목관절 각도를 계측하기 위해 회전형 가변저항 (J50s, COPAL ELECTRONICS, Japan)을 손목 관절축에 고정하였다.
- 그후, 실험 자가측정 장치의 손잡이를 잡고손목의 수동적인 관절운동을 실시하였다. 손목의 굽힘 (Flexion)과 폄 (Extension) 운동을 각각 6회씩 실시하였으며 , 피험자에게 자발적으로 움직이지 않도록 주의를 주었다. 과거의 연구에서, 자발적 움직임은 평가변수의 신뢰성을 크게 제한하였으므로, 본 연구에서는 피험자가 운동의 타이밍을 예측할 수 없도록 운동속도 및 시 점 을 무작위 로 실시하였다.
- 기 계 장치는 1) 손과 전완을 올려 놓기 위한 알루미 늄 판, 2) 손목관절을 중심으로 손을 회전시키기 위한 회전베어링과 반원판 및 3) 손목운동을 인가하기 위한 손잡이로 구성하였다. 양방향로드셀(UMMA-1 OK, DACELL, Korea) 을 손잡이와 손판의 사이에 위치시켜, 계측된 힘과 힘의 회전 반경으로부터 저항성 토크를 산출하였다. 손목관절 각도를 계측하기 위해 회전형 가변저항 (J50s, COPAL ELECTRONICS, Japan)을 손목 관절축에 고정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에는 파킨슨병 환자 45명이 참가하였다 (표 2). 본 연구는 윤리 위원회의 승인과 피험자들에 대한 명시적 동의를 받았다.
데이터처리
- 각 센서의 신호는 필터링과 증폭을 거쳐 Labview DAQ (Data Acquisition) 보드를 통하여 AD변환하였다. 차후Matlab 6.5를 이용하여 데이터 분석을 실시하였다.
- 최소자승법으로 구한 점성계수와 탄성계수 및 관성모멘트와 임상의가 채점한 경직 점수와의 상관관계를 알아보기 위해 SPSS16.0을 이용하여 스피어먼(Spearman) 순위상관분석을 실시하였다.
이론/모형
- 탄성계수(K)와 점성계수(3), 상수 (0)는 실험데이터를 이용하여 최소자승법(LSE)을 통하여 구하였다. 관성모멘트(moment of inertia: I)는 순간 놓음(Quick release) 방법[10]을 이용하여 각 피험자마다 미리 계산하여 구하였다.
- 라 하고, 가변저항으로부터 계측된 손목관절의 각도를 0 라 하고, 수치 미분을 통하여 각속도(3) 와 각가속도(a)를 구하였다. 탄성계수(K)와 점성계수(3), 상수 (0)는 실험데이터를 이용하여 최소자승법(LSE)을 통하여 구하였다. 관성모멘트(moment of inertia: I)는 순간 놓음(Quick release) 방법[10]을 이용하여 각 피험자마다 미리 계산하여 구하였다.
성능/효과
- 한계가 있었다. (1)평가변수의 도출과정에서 중력 및 관성모멘트의 영향을무시 (2)평가변수는 운동의 속도에 크게 의존(3)평가실험 중 종종 환자의 능동적 움직임이 발생.
- 의한 영향을 받지 않았다. 또한, 본 연구에서는 임상에서 경직을 주로 평가하는 관절부위인 손목의 경직을 측정하였고, 시스템이 크지 않고 조작이 간단하다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서 제안한 시스템은 임상에서 파킨슨병 환자의 경직을 평가하는데 있어서 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
- 본연구 결과에서 점성계수는 탄성계수보다더 높은 상관관계를 보였으며, 과거의 연구에서 제안된 분석변수의 상관관계 (r=0.3~Q86)보다 높은 상관관계를 보였다.
- 점탄성특성은 임상적 평가점수와 매우 높은 상관관계를 보였다. 본 연구의 측정시스템과 평가변수는 임상에서의 경직평가에 유용할 것으로 기 대된다.
- 표 3은 통계분석 결과를 나타낸다. 통계분석결과 탄성계수와 점성계수는 경직 점수에 대해 각각 0.733, 0.905의 유의한 상관관계를 보였다.
후속연구
- 또한, 본 연구에서는 임상에서 경직을 주로 평가하는 관절부위인 손목의 경직을 측정하였고, 시스템이 크지 않고 조작이 간단하다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서 제안한 시스템은 임상에서 파킨슨병 환자의 경직을 평가하는데 있어서 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
- 점탄성특성은 임상적 평가점수와 매우 높은 상관관계를 보였다. 본 연구의 측정시스템과 평가변수는 임상에서의 경직평가에 유용할 것으로 기 대된다.
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