"비급천금요방(備急千金要方)" 침구편(鍼灸篇)으로 구성한 경혈(經穴) 네트워크에 공간적 위치 변수가 미치는 영향 Spatial Influence on Acupoints Network Derived from the Chapter on Acupuncture & Moxibustion in "Beijiqianjinyaofang"원문보기
Objectives : Recently, network science is very popular topic in various scientific fields and many studies have reported that it gives meaningful results on studying characteristics of a complex system. In this study, based on network theory, we made acupoints network using data of combined acupoint...
Objectives : Recently, network science is very popular topic in various scientific fields and many studies have reported that it gives meaningful results on studying characteristics of a complex system. In this study, based on network theory, we made acupoints network using data of combined acupoints which appeared at "Beijiqianjinyaofang". We focused to find out the distinctive roles of remote and local combinations on the network. Furthermore, we aimed to identify the possibility of numerical and quantitative application to acupuncture researches. Methods : Based on examples of combined acupoints in "Beijiqianjinyaofang", the network consisted of 291 nodes and 2,431 links. The spatial distances between combined acupoints were calculated by the human dummy model. We removed the links step by step for the three cases - remote, local, and random cases, and observed the characteristic changes by calculating path lengths, similarity indices, and clustering coefficients. Also cluster analysis was carried out. Results : The network had a small number of remote links, and a large number of local links. These two links had the distinct characteristics. Whereas the local links formed a cluster of nearby nodes, remote links played a role to increase the correlation between the clusters. Conclusions : These results suggest that acupoints network increases the connectivity between the distal part and the trunk of human body, and enables various combinations of the acupoints. This finding conclusively showed that mechanism of combined acupoints could be interpreted meaningfully by applying network theory in acupuncture researches.
Objectives : Recently, network science is very popular topic in various scientific fields and many studies have reported that it gives meaningful results on studying characteristics of a complex system. In this study, based on network theory, we made acupoints network using data of combined acupoints which appeared at "Beijiqianjinyaofang". We focused to find out the distinctive roles of remote and local combinations on the network. Furthermore, we aimed to identify the possibility of numerical and quantitative application to acupuncture researches. Methods : Based on examples of combined acupoints in "Beijiqianjinyaofang", the network consisted of 291 nodes and 2,431 links. The spatial distances between combined acupoints were calculated by the human dummy model. We removed the links step by step for the three cases - remote, local, and random cases, and observed the characteristic changes by calculating path lengths, similarity indices, and clustering coefficients. Also cluster analysis was carried out. Results : The network had a small number of remote links, and a large number of local links. These two links had the distinct characteristics. Whereas the local links formed a cluster of nearby nodes, remote links played a role to increase the correlation between the clusters. Conclusions : These results suggest that acupoints network increases the connectivity between the distal part and the trunk of human body, and enables various combinations of the acupoints. This finding conclusively showed that mechanism of combined acupoints could be interpreted meaningfully by applying network theory in acupuncture researches.
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문제 정의
본 연구에서는 네트워크 이론에 기초하여 경혈 네트워크를 만들고자 하였다. 그리고 經穴 配穴을 기초로 하여 네트워크를 구성하고 물리적 거리 변수가 네트워크에 미치는 영향을 파악함으로써 遠거리/近거리 配穴의 네트워크 특성을 밝혀 보고자 하였다.
네트워크 이론은 기본적으로 전체 계의 보편적 특성을 파악함에 있고, 본 연구도 경혈 네트워크 전체 계의 특성을 관찰하는데 우선적인 목표를 두었다. 이런 이유로 네트워크상에 존재하는 경혈 군집 또는 개별 경혈에 대한 네트워크적 특성을 밝히기 위해선 향후 추가적인 해석기법의 개발이 이어져야 할 것이다.
본 연구는 네트워크 이론을 이용하여 경혈 네트워크를 구성해 경혈 연구에 있어 수치적 또는 정량적인 해석의 가능성을 찾기 위해 『備急千金要方』의 <鍼灸篇> 배혈을 기준으로 경혈 네트워크를 구성하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
본 연구에서는 네트워크 이론에 기초하여 경혈 네트워크를 만들고자 하였다. 그리고 經穴 配穴을 기초로 하여 네트워크를 구성하고 물리적 거리 변수가 네트워크에 미치는 영향을 파악함으로써 遠거리/近거리 配穴의 네트워크 특성을 밝혀 보고자 하였다.
가설 설정
(a) Initial condition. (b) If remote link is removed, then the similarities between far away nodes decreases. (c) While, short links increase the similarities between nearby nodes.
인체의 치수와 경혈의 위치는 WHO standard acupuncture location을 기준으로 하였고4), Autodesk사의 AutoCAD 2012를 이용해 3차원 모형을 만들어 각 경혈점의 3차원 좌표를 확인하였다. Dummy의 신장은 75寸으로 가정하였고, 다만 해석의 편의를 위해 모든 경혈은 體表에 존재하는 것으로 보았다. 경혈간 거리는 두 경혈 좌표의 최단거리를 기준으로 하였고, 이때 거리는 인체 Dummy 내 공간에서만 존재하도록 제한하였다.
예를 들면, “梁丘, 曲泉, 陽關, 主筋攣, 膝不得屈伸, 不可以行"이 하나의 배혈이며, 이로부터 ‘梁丘-曲泉', ‘曲泉-陽關', ‘梁丘-陽關'의 3개의 Link가 존재함을 확인할 수 있다. 각각의 Link는 配穴되는 예가 많거나 적음에 따라 빈도차가 존재하지만, 본 연구에서는 모든 Link에 대해 Weight(가중치)가 동일하다고 가정하였다.
제안 방법
2,431개의 Link로 구성된 네트워크를 초기 조건으로 두고서, 원거리/근거리 Link의 특성을 파악하기 위해 다음의 세 가지 Case에 대해 해석을 수행하였다.
경혈의 공간적 위치를 변수로 적용하기 위하여 Fig. 1에서 보인 인체 Dummy를 작성하였다. 인체의 치수와 경혈의 위치는 WHO standard acupuncture location을 기준으로 하였고4), Autodesk사의 AutoCAD 2012를 이용해 3차원 모형을 만들어 각 경혈점의 3차원 좌표를 확인하였다.
두 함수가 네트워크에 미치는 영향은 다를 것이라 예상되어, 원거리 Link와 근거리 Link의 Network에 대한 기여도를 확인하기 위해, 세 가지 Case를 설정하였다. 네트워크의 전체적인 특성은 Path Length, Similarity Index, Cluster Coefficient 등의 계수를 산출하여 검토하였다.
이는 경혈 네트워크가 가지는 중요한 특성으로, 거리가 가까울수록 경혈 간 연결이 증가하는 경우와 멀수록 연결이 증가하는 두 가지 함수 관계가 존재함을 보여준다. 두 함수가 네트워크에 미치는 영향은 다를 것이라 예상되어, 원거리 Link와 근거리 Link의 Network에 대한 기여도를 확인하기 위해, 세 가지 Case를 설정하였다. 네트워크의 전체적인 특성은 Path Length, Similarity Index, Cluster Coefficient 등의 계수를 산출하여 검토하였다.
비슷한 성질 또는 작용을 하는 Node들의 집합을 Cluster라고 하는데, 해석을 통해 얻어진 Cluster들의 Spatial Diameter를 Box Plot 형식으로 표현하여 군집화의 경향을 파악해 보았다. Case-I의 경우 제거되는 Link의 수가 증가할수록 Spatial Diameter가 큰 폭으로 감소한다.
인체의 경혈 네트워크에 근접한 모델링을 위해서는 임상 데이터를 활용하는 것이 옳겠지만, 자료수집이 어려울 뿐만 아니라 얻어진 자료의 객관성을 검증해야 하는 문제가 있어, 본 연구는 문헌에 나타난 배혈 자료를 이용하였다. 시대에 따른 네트워크 구조의 변화와 같은 通時的인 연구를 수행할 경우에는 각 시대별 문헌을 선정할 필요가 있겠지만, 본 연구는 네트워크 과학의 적용 가능성을 확인하고 경혈 네트워크의 특성을 살펴보는 것으로 연구범위를 한정하였기 때문에 『備急千金要方』 <鍼灸篇> 하나의 문헌만을 기준으로 삼았다.
원거리/근거리 Link들이 네트워크의 Diameter에 미치는 영향을 알아보기 위해 경혈 네트워크의 Path Length를 구하였다. Path Length라 함은 네트워크상의 위상적 거리(Topological Distance)를 의미한다.
1에서 보인 인체 Dummy를 작성하였다. 인체의 치수와 경혈의 위치는 WHO standard acupuncture location을 기준으로 하였고4), Autodesk사의 AutoCAD 2012를 이용해 3차원 모형을 만들어 각 경혈점의 3차원 좌표를 확인하였다. Dummy의 신장은 75寸으로 가정하였고, 다만 해석의 편의를 위해 모든 경혈은 體表에 존재하는 것으로 보았다.
대상 데이터
이러한 특성으로 인해 경혈의 연결 구조를 파악하고 경혈 간 상호작용을 이해하는데 네트워크 과학이 효과적인 방법을 제시할 것으로 기대된다. 인체의 경혈 네트워크에 근접한 모델링을 위해서는 임상 데이터를 활용하는 것이 옳겠지만, 자료수집이 어려울 뿐만 아니라 얻어진 자료의 객관성을 검증해야 하는 문제가 있어, 본 연구는 문헌에 나타난 배혈 자료를 이용하였다. 시대에 따른 네트워크 구조의 변화와 같은 通時的인 연구를 수행할 경우에는 각 시대별 문헌을 선정할 필요가 있겠지만, 본 연구는 네트워크 과학의 적용 가능성을 확인하고 경혈 네트워크의 특성을 살펴보는 것으로 연구범위를 한정하였기 때문에 『備急千金要方』 <鍼灸篇> 하나의 문헌만을 기준으로 삼았다.
이론/모형
Clustering선별을 위한 알고리즘은 Hierarchical Clustering방법을 사용하였고, Link간 Similarity Index를 계산하여 Link Clustering 해석을 수행하였다.
본 연구에서 수행된 모든 수치해석은 R 프로그래밍 언어로 작성되었다5).
본 연구에서는 孫思邈의 『備急千金要方』 <鍼灸篇>에 언급된 配穴로 經穴 네트워크를 구성하였다2). 『備急千金要方』의 <鍼灸篇>은 다른 문헌들에 비해 비교적 配穴 사례가 풍부하여 네트워크 이론을 적용하기에 가장 적합하다고 판단하였기 때문이다.
성능/효과
1. 경혈 네트워크의 Link 구성에 있어 거리에 의존적인 두 가지 함수 관계를 확인 할 수 있었으며, 그 둘은 구별되는 특성을 가지고 있었다.
2. 경혈 네트워크의 Diameter는 대단히 작아서, Node의 위치가 공간적으로 멀리 떨어져 있더라도 네트워크의 관점에서 보면 위상적 거리는 짧다.
3. 네트워크의 위상적 거리에 대한 공간적 위치의 영향 정도가 낮지만, Node 간 유사도와 군집화에는 거리가 여전히 강력한 변수로 작용한다.
4. 근거리 Link는 원거리 Link보다 상대적으로 군집화에 대한 기여도가 높지만, 원거리 Link는 군집 간 연결에 대한 작용이 더 크다.
경혈의 공간적 위치를 변수로 두고 『備急千金要方』 <鍼灸篇>에 등장하는 배혈을 Link로 구성한 결과, Link가 구성될 확률은 거리가 짧은 경우와 먼 경우 모두 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 경혈 네트워크가 가지는 중요한 특성으로, 거리가 가까울수록 경혈 간 연결이 증가하는 경우와 멀수록 연결이 증가하는 두 가지 함수 관계가 존재함을 보여준다.
원거리 Link와 근거리 Link의 네트워크적 거리량에는 차이가 없다는 것을 의미하는 것으로, 경혈 네트워크에서는 원거리/근거리라는 공간적 의미가 사라짐을 보여준다. 세 가지 Case로 나누어 해석을 수행한 결과, Path Length에 미치는 영향은 원거리 Link가 근거리 Link에 비해 컸지만, 모든 Case에 대해 Link의 수가 감소할수록 Diameter가 늘어나는 현상을 보였다. 따라서 공간적 거리보다는 Link 수가 네트워크의 Diameter를 결정하는 것으로 판단된다.
해석 결과 원거리 Link의 제거는 Cluster의 Spatial Diameter 감소를 야기하는 것으로 관찰되었다. 기본적으로 원거리 Link는 물리적으로 멀리 떨어진 Node들이 하나의 군집으로 묶일 수 있도록 한다.
후속연구
또한 앞서 언급한 바와 같이, 자료수집의 어려움과 객관성 검증 등의 문제로 인해, 본 연구에서는 『備急千金要方』이라는 문헌을 참고하여 경혈 네트워크를 구성하였지만, 보다 실제적인 인체 경혈 네트워크에 접근하기 위해서는 임상 및 임상연구를 통한 배혈 테이터의 수집이 필요할 것으로 보인다. 더불어, 경혈/질환 간 다중 네트워크를 구성하게 된다면 특정 질환에 특이적으로 적용되는 경혈들을 선별할 수 있게 되어 임상적으로 유용하게 활용되리라 판단된다.
이런 이유로 네트워크상에 존재하는 경혈 군집 또는 개별 경혈에 대한 네트워크적 특성을 밝히기 위해선 향후 추가적인 해석기법의 개발이 이어져야 할 것이다. 또한 앞서 언급한 바와 같이, 자료수집의 어려움과 객관성 검증 등의 문제로 인해, 본 연구에서는 『備急千金要方』이라는 문헌을 참고하여 경혈 네트워크를 구성하였지만, 보다 실제적인 인체 경혈 네트워크에 접근하기 위해서는 임상 및 임상연구를 통한 배혈 테이터의 수집이 필요할 것으로 보인다. 더불어, 경혈/질환 간 다중 네트워크를 구성하게 된다면 특정 질환에 특이적으로 적용되는 경혈들을 선별할 수 있게 되어 임상적으로 유용하게 활용되리라 판단된다.
본 연구는 『備急千金要方』 <鍼灸篇> 배혈 예를 이용한 것에 불과하기에, 해석 결과는 孫思邈이 인식한 경혈 네트워크로 한정해야 할 것이다. 인체내에 실재하는 경혈 네트워크 또한 동일한 특성을 가지고 있다고 단정할 수 없다.
하지만, 분명 孫思邈도 인체에 대한 관찰을 통해, 『備急千金要方』을 저술하였을 것이므로, 본 연구의 결과가 실제 네트워크의 성격과 전혀 다르다고도 말할 수 없을 것이다. 실재하는 경혈 네트워크에 접근하기 위해서는, 보다 많은 문헌자료와 다양한 임상 데이터를 수집한 후 연구를 진행해야 할 것이다.
이러한 특성으로 인해 경혈의 연결 구조를 파악하고 경혈 간 상호작용을 이해하는데 네트워크 과학이 효과적인 방법을 제시할 것으로 기대된다. 인체의 경혈 네트워크에 근접한 모델링을 위해서는 임상 데이터를 활용하는 것이 옳겠지만, 자료수집이 어려울 뿐만 아니라 얻어진 자료의 객관성을 검증해야 하는 문제가 있어, 본 연구는 문헌에 나타난 배혈 자료를 이용하였다.
네트워크 이론은 기본적으로 전체 계의 보편적 특성을 파악함에 있고, 본 연구도 경혈 네트워크 전체 계의 특성을 관찰하는데 우선적인 목표를 두었다. 이런 이유로 네트워크상에 존재하는 경혈 군집 또는 개별 경혈에 대한 네트워크적 특성을 밝히기 위해선 향후 추가적인 해석기법의 개발이 이어져야 할 것이다. 또한 앞서 언급한 바와 같이, 자료수집의 어려움과 객관성 검증 등의 문제로 인해, 본 연구에서는 『備急千金要方』이라는 문헌을 참고하여 경혈 네트워크를 구성하였지만, 보다 실제적인 인체 경혈 네트워크에 접근하기 위해서는 임상 및 임상연구를 통한 배혈 테이터의 수집이 필요할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
네트워크 과학이란 무엇인가?
최근 연구되고 있는 네트워크 과학(Network Science)은 구성 요소들의 연결로 이루어진 네트워크를 연구하는 학문이다. 단백질의 상호작용이 일어나는 세포 단위로부터 인간이 구성하는 사회에 이르기까지 우리 주변에는 다양한 네트워크가 존재한다.
經穴은 임상에서 무엇으로 이용되나?
經穴은 인체의 생리 또는 병리적 반응점으로 임상에서 치료를 위한 자극부위로 이용된다1). 經穴이 임상에서 사용될 때 여러 經穴의 조합 즉, 配穴을 기본 형식으로 하여 둘 또는 그 이상의 經穴들이 함께 짝을 이뤄 응용된다.
네트워크 이론을 이용하여 경혈 네트워크를 구성해 경혈 연구에 있어 수치적 또는 정량적인 해석의 가능성을 찾기 위해 『備急千金要方』의 <鍼灸篇> 배혈을 기준으로 경혈 네트워크를 구성하여 얻은 본 연구의 결과는 무엇인가?
1. 경혈 네트워크의 Link 구성에 있어 거리에 의존적인 두 가지 함수 관계를 확인 할 수 있었으며, 그 둘은 구별되는 특성을 가지고 있었다.
2. 경혈 네트워크의 Diameter는 대단히 작아서, Node의 위치가 공간적으로 멀리 떨어져 있더라도 네트워크의 관점에서 보면 위상적 거리는 짧다.
3. 네트워크의 위상적 거리에 대한 공간적 위치의 영향 정도가 낮지만, Node 간 유사도와 군집화에는 거리가 여전히 강력한 변수로 작용한다.
4. 근거리 Link는 원거리 Link보다 상대적으로 군집화에 대한 기여도가 높지만, 원거리 Link는 군집 간 연결에 대한 작용이 더 크다.
참고문헌 (12)
Beijing University of Traditional Chinese Medicine. Acupuncture and Moxibustion. Beijing : Academy Press (Xue Yuan). 1999.
Sun S. Beijiqianjinyaofang. Beijing : Renmin Weisheng Chubanshe. 1996.
Kahng B. Complex Network Science. Seoul : Jipmoondang. 2010.
WHO Regional Office for the Western Pacific. WHO Standard Acupuncture Point Locations in the Western Pacific Region. Manila : World Health Organization. 2008.
The R Project for Statistical Computing. Available from: URL: http://www.r-project.org/ index.html
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