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문제 정의
- 본 연구에서는 HRV 를 이용해 체어형 전동 안마기의 안마모드 강이 20 대의 단기적 스트레스 완화에 가장 효과적임을 설문조사, HRV 변화 및 HR 변화를 통해 증명하였다. 차후 다양한 개인 특성을 고려하고 다양한 분석 방법을 통한 다양한 스트레스 완화 효과 검증의 연구가 추가된다면 다양한 분야에서 스트레스 효과검증에 활용될 것으로 기대된다.
- 본 연구에서는 안마전, 안마중, 안마후 세 구간에서 안마중 발생된 동잡음을 제거한 맥파 신호를 이용하여 휴식모드인 대조군과 두 가지 전동 모드 (안마모드 약, 안마모드 강)에 따른 HRV 의 변화와 심박동수 변화를 관찰하고 이를 통해 안마기가 단기적 스트레스 완화에 미치는 효과를 분석하고자 하였다.
- 본 연구에서는 안마중 발생하는 동잡음을 최소화시킨 맥파 신호를 이용하여 휴식모드와 전동안마기의 안마모드 약과 안마모드 강의 세 가지 모드에 따라 HRV 를 통해 자율신경계의 변화를 관찰하고 이를 통해 안마기가 스트레스 완화에 미치는 단기적 효과를 검증하고자 하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 이는 쾌적하거나 스트레스 완화효과를 피검자의 상태가 있다.10 본 연구에서는 개개인의 보인다고 할 수 주파수의 편차가 큰 특성을 감안하여 HRV 의 각주 파수 값을 표준화 (normalization) 하여 나타내었다.|。또한 시 간영역 분석 법 를 이용하여 PPG 로부터 평균 심박동수(meanHR)의 변화를 관찰하였다.
- VAS 는 특정 질환이 없는 일반인을 대상으로 하는 심리적 측정 도구로 적합하다고 알려져 왔으며 18 대상자의 주관적으로 느끼는 스트레스 정도를 측정하였다. 10cm 의 수평 선위에 대상자가 스스로 자신이 갖고 있는 심리적 스트레스 정도를 적합한 위치(0: 스트레스 없음, 10: 아주 심한 스트레스)에 표시하도록 한 후 그 결과를 mm 단위자로 측정하여 평균을 내고 그룹별로 안마전, 중.후 세 구간의 변화를 비교하였다.
- 각 피검자는 3 일마다 한 가지 모드 씩 실험에 참가하도록 하고 안마 모드의 순서를 무작위로 시행하여 각 모드에 대한 영향력을 배제하였다. 측정은 안마 전 5 분, 안마 중 15 분, 안마 후 5 분 동안의 PPG 데이터를 획득하였다.
- Jang기 은 20~40 대 총 114 명을 대상으로 등 마사지를 실시하고 마사지가 스트레스 완화 효과를 제공할 수 있음을 HRV 분석을 통해 증명 하였다. 대부분의 연구에서 치료 전/후 시기에서의 HRV 와 HR 의 변화를 관찰하였지만 본 연구에서는 안마 중 맥파에서 발생하는 동잡음을 최소화하는 알고리즘을 이용하여 안마 시행 중에서도 관찰하였다. 본 실험에서는 안마 중 HRV 는 개인 마다 차이를 보였지만 안마 시행 중에 비해 안마를 마친 이후 스트레스 완화에 효과가 있음을 관찰하였으며 이는 안마 시간 및 강도에 따른 개인적인 차이에 기인한다고 판단된다.
- 안마모드 강의 주무름 속도는 48 회/ 분, 두드림 속도는 710 회/분으로 설정되어 있으며 안마 모드 약은 주무름 속도는 30 회/분, 두드림 속도는 569 회/분으로 설정되어 있다. 대조군은 안마를 시행하지 않고 전동 안마기에 앉은 상태에서 눈을 감고 휴식을 취하게 하였다.
- 측정은 안마 전 5 분, 안마 중 15 분, 안마 후 5 분 동안의 PPG 데이터를 획득하였다. 또한 간접적으로 심리적 측정도구로 적합하다고 판단된 스트레스 시각적 상사척도(VAS: Visual Analog Scale)를 이용해 안마 전후 설문조사를 실시하여 스트레스 정도를 평가하였다. Fig.
- 10 본 연구에서는 개개인의 보인다고 할 수 주파수의 편차가 큰 특성을 감안하여 HRV 의 각주 파수 값을 표준화 (normalization) 하여 나타내었다.|。또한 시 간영역 분석 법 를 이용하여 PPG 로부터 평균 심박동수(meanHR)의 변화를 관찰하였다. Fig.
- 본 실험을 위해 맥파 시스템을 자체 제작하였으며 전동 안마기의 진동에 의한 동잡음을 제거하기 위해 PPG 신호의 피크가 심장 박동에 따른 주기성을 갖는다는 데에 착안하여 Fig. 1 의 알고리즘에 의해서 내재된 주기성을 히스토그램에 의한 통계적 방법으로 찾은 다음, 이 주기성을 PPG 신호의 피크 위치 제약으로 사용하여 이 위치 제약을 만족하는 경우 피크로 검 출하도록 Visual C++를 이용하여 프로그래밍하였다. 이 방식을 통해 획득된 기계적 진동에 의한 신호에서 98.
- 실험군은 전동 안마기 (MD-1000, D 사, 한국)를이용해 안마모드 약, 강의 두 가지 모드에서 눈을 감고 어깨에서 등, 허리, 다리까지 주무름과 두드림을 반복하는 전신안마 모드를 시행하였다. 전신 안 마모 드는 안마강도에 따라 안마모드 약, 안마 모드 강으로 나누어져 있다.
- 67 kg), 총 20 명을 대상으로 실시하였다. 전동 안마기가 스트레스에 미치는 영향을 알아보기 위해 20 명을 대상으로 휴식상태와 안마전, 안마 중’ 안마후 세 구간에서의 PPG 를 측정하고 측정된 신호를 이용하여 HRV 와 심박동수를 분석하여 비교하였다.
- 주파수 영역분석을 위해 총 주파수 영역은 0.00~0.40Hz 으로 설정 하고 교감신경계 의 활동과 혈압 조절 메커니즘과 관계 있는 압수용체 반사 (baroreflex)를 나타내는 저주파 영역은 0.04~0.15Hz, 부교감신경계 특히 미 주신경 의 활동과 호흡 활동의 정보를 가진 고주파 영역은 0.15-0.40HZ 로 분류하였다. 획득된 주파수를 이용하여 LF/HF 비를 이용해 신경계의 반응을 구하였다.
- 측정된 PPG 에서 순간 심박수를 분리한 후 파워 스펙트럼(power spectrum) 분석을 통한 HRV 의 스트레스와의 연관성, 자율신경계 기능 평가를 위해 제작된 맥파계를 사용하였으며 동 잡음 제거 알고리즘을 적용시 켜 HRV 를 구하였다.
- 40HZ 로 분류하였다. 획득된 주파수를 이용하여 LF/HF 비를 이용해 신경계의 반응을 구하였다. LF/HF 의 값이 커지면 LF 의 값이 상대적으로 커졌음을 나타내고, 이것은 교감신경이 우세하게 작용되었다고 볼 수 있수 으며 이는 피검자의 상태가 불쾌하다고 말 할 있으며 반대로 LF/HF 의 값이 작아지면 HF 의 값이 상대적으로 커졌음을 나타내고 부교감신경의 작용이 우세하게 작용하였다고 볼 수 있다.
- 10cm 의 수평 선위에 대상자가 스스로 자신이 갖고 있는 심리적 스트레스 정도를 적합한 위치(0: 스트레스 없음, 10: 아주 심한 스트레스)에 표시하도록 한 후 그 결과를 mm 단위자로 측정하여 평균을 내고 그룹별로 안마전, 중.후 세 구간의 변화를 비교하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 건강한 20 대 성인을 대상으로 실험을 수행하였다. Diego 등" 과 Field 등' 은 실험군을 성별, 학력, 수입, 인종, 마사지 경험 등으로 분류하여 실험을 하였으며, Satyapriya 등: Sarang 등 2°과 Chatchawan 등 끄 은 치료 이후 3 주간 이상의 장기 관찰을 통해 스트레스 완화효과를 증명하였다.
- 본 연구는 평소 스트레스를 많이 느끼는 남학생 10 명(23.46±2.45 세, 171.31±3.12 cm, 65.36±5.69 kg) 여학생 10 명(22.31 ±2.3 서】, 162.37±3.1 cm, 57.24±4.67 kg), 총 20 명을 대상으로 실시하였다. 전동 안마기가 스트레스에 미치는 영향을 알아보기 위해 20 명을 대상으로 휴식상태와 안마전, 안마 중’ 안마후 세 구간에서의 PPG 를 측정하고 측정된 신호를 이용하여 HRV 와 심박동수를 분석하여 비교하였다.
- 1 의 알고리즘에 의해서 내재된 주기성을 히스토그램에 의한 통계적 방법으로 찾은 다음, 이 주기성을 PPG 신호의 피크 위치 제약으로 사용하여 이 위치 제약을 만족하는 경우 피크로 검 출하도록 Visual C++를 이용하여 프로그래밍하였다. 이 방식을 통해 획득된 기계적 진동에 의한 신호에서 98.9%의 높은 검출율로 신뢰성을 증명하였으며 17 이를 이용하여 본 실험에 적용하였다.
- 측정은 안마 전 5 분, 안마 중 15 분, 안마 후 5 분 동안의 PPG 데이터를 획득하였다. 또한 간접적으로 심리적 측정도구로 적합하다고 판단된 스트레스 시각적 상사척도(VAS: Visual Analog Scale)를 이용해 안마 전후 설문조사를 실시하여 스트레스 정도를 평가하였다.
데이터처리
- 05 로 하였다. 또한 HRV 와 HR 의 상관관계를 알아보기 위하여 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)를 사용하였으며 유의수준은 p<0.05 로 하였다.
- 본 연구에서 얻어진 자료의 분석을 위해 통계분석 프로그램 SPSS 15.0(SPSS, Chicago, USA)를 사용하였으며, 모든 자료에 대해 평균과 표준편차를 산출하였다. 안마 전, 안마 중, 안마 후의 HRV 의 그룹별 종속변인의 차이를 검정하기 위하여 반복즉정 이표본 t 검정 (repeated measure paired-samples t-test)을 사용하였으며 사후검정으로 Bonferoni 법을 실시하였고 유의수준은 p<0.
- 0(SPSS, Chicago, USA)를 사용하였으며, 모든 자료에 대해 평균과 표준편차를 산출하였다. 안마 전, 안마 중, 안마 후의 HRV 의 그룹별 종속변인의 차이를 검정하기 위하여 반복즉정 이표본 t 검정 (repeated measure paired-samples t-test)을 사용하였으며 사후검정으로 Bonferoni 법을 실시하였고 유의수준은 p<0.05 로 하였다. 또한 HRV 와 HR 의 상관관계를 알아보기 위하여 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)를 사용하였으며 유의수준은 p<0.
성능/효과
- 1) 대조군 및 안마시행 후 설문조사 결과 스트레스 시각적 상사척도(VAS)에서는 휴식모드를 제외한 안마모드 약 및 안마모드 강 모드에서 유의한 차이를 보이며 감소하였다. 이 중 안마모드 강에서 대조군과 안마모드 약에 비해 가장 큰 감소를 보였다.
- 2) 대조군을 제외한 안마모드 약, 안마모드 강에서 안마 전과 비교하여 안마 시행 후 HF 가 증가하고 LF/HF 비 가 감소하였다. 이 중 안마모드 강에서 유의한 증가를 보여주었다.
- LF 는 세 가지 모드 중 안마모드 강에서 유의하게 감소함을 보였다. 3) 심박동수(HR)는 휴식모드, 안마모드 약 및 안마 모드 강의 세 그룹에서 모두 안마 전에 비해 안마 후에 유의한 차이를 보이 며 감소하였다.
- 이 중 안마모느 강에서 대조군과 안마모드 약에 비해 가장 큰 감소를 보였다. 또한 그룹별로 HR 과 HRV 간의 상관관계를 분석한 결과 대조군과 안마약 그룹에서는 HR 과 LF, HF 간의 상관관계는 유의하지 않았다. 반면 안마 모드 강에서는 LF 가 HR 와 음의 상관관계 (r= -0.
- 대부분의 연구에서 치료 전/후 시기에서의 HRV 와 HR 의 변화를 관찰하였지만 본 연구에서는 안마 중 맥파에서 발생하는 동잡음을 최소화하는 알고리즘을 이용하여 안마 시행 중에서도 관찰하였다. 본 실험에서는 안마 중 HRV 는 개인 마다 차이를 보였지만 안마 시행 중에 비해 안마를 마친 이후 스트레스 완화에 효과가 있음을 관찰하였으며 이는 안마 시간 및 강도에 따른 개인적인 차이에 기인한다고 판단된다.
- 비가 감소한다고 증명하였다. 본 연구에서도 안마 모드 약과 안마모드 강에서 안마 후 안마 전과 비교하여 HF 의 증가하고 LF/HF 비가 감소하였으며 안마모드 강의 경우 유의한 결과를 보여주었다. 반면 대조군의 경우 안마 전에 비해 오히려 HF 가감소하고 LF/HF 비가 증가하는 추세를 보여주었다.
- VAS 에서는 휴식모드, 안마모드 약 및 안마 모드 강의 세 가지 모드에서 감소하였다. 하지만 휴식모드에서는 유의하지 않았으며 안마 모드 약, 안마모드 강에서는 모두 유의한 차이를 보이며 감소하였다 0<0.05). 이는 치료사에 의한 마사지 실시 후 스트레스 완화 효과를 검정하기 실시한 설문조사 결과 VAS 의 값이 감소한 여러 연구 7'8'15 와 동일한 결과를 보였다.
후속연구
- 반면 저주파 파워 의 증가는 교감신경계 활동의 지 표로 사용된다. 따라서 주파수 스펙트럼에 따른 LF/HF 의 비율이 감성의 변화에 의해 나타나는 자율신경계의 활동과 밀접한 관계가 있다고 증명되었으며 이를 이용한 다양한 감성평가 연구에 활용되어 지고 있다. 10
- 보급되고 있다. 차후 나이, 성별, 체지 방, 치료횟수/기간, 다양한 모드별 영향 및 동일한 스트레스 유발 후 변화에 대한 추가적 실험과 대상자 수의 추가, 장기 간 관찰(long-term fbllow-up)을통해 좀 더 스트레스 완화효과에 대한 신뢰성을 확보해야 할 것으로 사료된다.
- 변화를 통해 증명하였다. 차후 다양한 개인 특성을 고려하고 다양한 분석 방법을 통한 다양한 스트레스 완화 효과 검증의 연구가 추가된다면 다양한 분야에서 스트레스 효과검증에 활용될 것으로 기대된다.
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