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문제 정의
- 본 연구에서는 임상에서 체질을 분류하는데 사용하는 피부의 탄성 특성과 피부와 밀접한 연관을 가지고 있는 발한 특성을 동시에 활용하여 체질을 분류하고자 하였다. 129명을 대상으로 피부의 발한 특성과 탄성 특성을 정량적으로 측정하였고, 체질 간 유의한 차이가 있는 특성 변수를 분석하였다.
- 본 연구에서는 피부의 몇몇 특성이 체질에 따라 다른 경향을 보이는 것을 객관적 특징 측정 실험을 통해 검증하였고, 체질 분류기준으로 피부특성 지표의 활용 가능성을 제시하였다. 체질과 관련되어 피부의 특성을 정량적으로 획득하여 분석하는 연구는 시작단계 있어, 정량적 측정기기 개발, 측정방법 표준화, 특성 지표간의 관계 등에 대한 유기적인 연구가 지속되어야 할 것으로 사료된다.
- 이에 본 연구에서는 체질별 팔 내측의 피부 탄성 및 『동의수세보원』에서 제시한 발한부위를 대상으로 발한양상에 대해 정량적 방법으로 측정을 시도했고 일정한 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.
제안 방법
- 본 연구에서는 임상에서 체질을 분류하는데 사용하는 피부의 탄성 특성과 피부와 밀접한 연관을 가지고 있는 발한 특성을 동시에 활용하여 체질을 분류하고자 하였다. 129명을 대상으로 피부의 발한 특성과 탄성 특성을 정량적으로 측정하였고, 체질 간 유의한 차이가 있는 특성 변수를 분석하였다. 그 결과, 피부의 탄성 특성을 나타내는 변수인 EHFa와 피부 발한 특성을 나타내는 변수인 Diff.
- BMI와 피부 특성과의 관계를 분석하기 위해 BMI가 높은 그룹과 BMI가 낮은 그룹의 피험자를 선택하여 분석하였다. BMI의 표준 범위(18.
- BMI와 피부 특성과의 관계를 분석하기 위해 BMI가 높은 그룹과 BMI가 낮은 그룹의 피험자를 선택하여 분석하였다. BMI의 표준 범위(18.5kg/㎡ - 25kg/㎡) 와 피험자가 고령층임을 감안하여 기준을 정하여, BMI가 25kg/㎡ 이상인 그룹(BMIh)과 피험자가 BMI가 22kg/㎡ 이하인 그룹(BMIl)의 피험자를 선택하였다.
- 본 실험에서는 129명에 대해 27.3±0.89℃, 37.2±3.15%의 온도와 습도에서 측정이 진행되었다.
- 본 연구에서는 동일 위치에서 3회 연속 탄성 측정을 수행하여, 세 번 측정 중 1차 측정된 값을 탄성(El) 지표로 사용하였고, 1차 측정값과 3차 측정값의 차이 값을 이력현상에 의한 탄성 변화(EHFa) 지표로 사용하였다. 탄성의 측정은 왼팔 내측 지점에서 수행하였고, 측정의 오차를 고려하여 Figure 1 과 같이 2cm 간격을 두고 3군데 영역에서 각각 3회 연속 측정하여 총 9번의 측정을 실시하였다.
- 피부와 프로브 사이의 정전 용량은 측정 공간의 유전상수에 비례하는데, 물의 경우 유전상수가 표피에 존재하는 고체 물질보다 월등히 높으므로 측정된 정전 용량은 주로 물의 양에 의존하여 측정 된다10. 본 연구에서는 수분 측정 장치로 측정된 정전 용량을 1에서 100 단계의 단위(arbitrary unit, AU)로 변환하여 피부의 상대적 발한 양을 비교 분석하였다.
- 탄성의 측정은 왼팔 내측 지점에서 수행하였고, 측정의 오차를 고려하여 Figure 1 과 같이 2cm 간격을 두고 3군데 영역에서 각각 3회 연속 측정하여 총 9번의 측정을 실시하였다. 측정 시 팔이 뒤틀리거나 근육에 힘이 들어가지 않도록 하기 위해 90도의 팔꿈치 각도, 180도의 손목각도를 유지시키도록 하였다.
- 본 연구에서는 동일 위치에서 3회 연속 탄성 측정을 수행하여, 세 번 측정 중 1차 측정된 값을 탄성(El) 지표로 사용하였고, 1차 측정값과 3차 측정값의 차이 값을 이력현상에 의한 탄성 변화(EHFa) 지표로 사용하였다. 탄성의 측정은 왼팔 내측 지점에서 수행하였고, 측정의 오차를 고려하여 Figure 1 과 같이 2cm 간격을 두고 3군데 영역에서 각각 3회 연속 측정하여 총 9번의 측정을 실시하였다. 측정 시 팔이 뒤틀리거나 근육에 힘이 들어가지 않도록 하기 위해 90도의 팔꿈치 각도, 180도의 손목각도를 유지시키도록 하였다.
- 피부 발한 특성 및 피부 탄성 특성과 체질의 관계를 분석하기 위해 Tukey`s honestly significant difference (HSD)을 통해 다중 비교를 수행하였다. 피부 발한 특성을 나타내는 변수로 이마의 피부 수분량(APFh)과 인중의 피부 수분량(APPh), 인중의 수분량에서 이마의 수분량을 뺀 차이 값(Diff.PhFh)을 구하였다. 피부 탄성 특성 변수인 El와 EHFa는 3회 측정한 값을 평균하여 통계분석에 사용하였다.
- 피부의 발한 특성을 측정하기 위하여 10분간 피험 자의 등에 열 자극을 하여 땀을 유발한 후, 이마와 인중 부위에서 피부의 수분을 측정하였다. 땀을 유발하기 위한 방법으로 의자 등받이에 온열 찜질매트를 장착하여 피험자가 의자에 착석 시 자연스럽게 피험자의 등에 열 자극이 가해지도록 하였고, 자극 10분동안 피험자의 등이 의자 등받이에 밀착되도록 주의하였다.
- 피부의 수분량은 온도, 습도와 같은 주위 환경 요소에 의해 영향을 받기 때문에, 본 연구에서는 온도 조절 장치를 사용하여 실험실의 실내 온도와 습도를 27℃, 37%로 유지하였다. 피험자가 실험실 환경에 적응하는 것을 고려하여, 실험실에 도착부터 최소 20분 이상 안정을 위한 후 측정을 시작했다.
- 피부의 수분량은 온도, 습도와 같은 주위 환경 요소에 의해 영향을 받기 때문에, 본 연구에서는 온도 조절 장치를 사용하여 실험실의 실내 온도와 습도를 27℃, 37%로 유지하였다. 피험자가 실험실 환경에 적응하는 것을 고려하여, 실험실에 도착부터 최소 20분 이상 안정을 위한 후 측정을 시작했다.
대상 데이터
- 2012년 6월부터 7월까지 ○○대학교 ○○한방병원에서 자가 생활이 가능한 고령자 여성(55.76±6.65세) 223명을 대상으로 실험을 진행하였고, 실험에 참여한 모든 피험자로부터 BMI(Body Mass Index, 체질량 지수, kg/㎡), 체질 정보, 인구학적 정보를 수집하였다.
- 4 이하로 체질 분류가 명확하지 않은 43명을 분석 대상에서 제외하였다. 또한, 온열자극에도 불구하고 수분 측정값이 40(AU) 이하인 경우와 온열자극 전 수분 측정값이 이미 50(AU) 이상인 51명은 실험통제가 되지 않았다고 판단하여 분석에서 제외하여 129명을 대상으로 분석을 수행하였다. 본 연구는 ○○대학교 ○○한방병원 임상시험 심사위원회의 승인을 받아 진행되었다(IRB No, M2012-01).
- 피부의 탄성을 측정하기 위해 재현성이 우수하고, 탄성 특성들을 추출하기 용의한 흡입강 방식의 탄성 측정 장치(Dermalab, CORTEX TECHNOLOGY, Denmark)를 사용하였다. Dermalab은 피부 탄성 측정에 많이 활용되는 기기 중 하나로, 피부에 음압 강도를 점점 증가시켜 가하고 이에 따라 늘어나는 피부의 인장 변위(∆x)가 일정 값(1.
- 65세) 223명을 대상으로 실험을 진행하였고, 실험에 참여한 모든 피험자로부터 BMI(Body Mass Index, 체질량 지수, kg/㎡), 체질 정보, 인구학적 정보를 수집하였다. 피험자의 체질 정보는 한국한의학연구원에서 개발한 사상체질진단툴을 사용하여 획득했다. 체질진단툴은 피험자의 체형, 안면, 음성, 설문, 4가지의 진단정보를 객관적이고 정량적 방법으로 획득하여 사상체질을 진단하는 시스템이다11,12,13.
데이터처리
- Figure 2. Multiple comparison results using Tukey`s honestly significant difference (HSD) method for the variables that were determined to be significant from the results of one-way ANOVA test. Each panel is corresponding to EHFa, APFh, and Diff.
- 피부 발한 특성 및 피부 탄성 특성과 체질의 관계를 분석하기 위해 Tukey`s honestly significant difference (HSD)을 통해 다중 비교를 수행하였다. 피부 발한 특성을 나타내는 변수로 이마의 피부 수분량(APFh)과 인중의 피부 수분량(APPh), 인중의 수분량에서 이마의 수분량을 뺀 차이 값(Diff.
- PhFh)을 구하였다. 피부 탄성 특성 변수인 El와 EHFa는 3회 측정한 값을 평균하여 통계분석에 사용하였다.
이론/모형
- 체질(태음, 소음) 두 그룹과 BMI (High, Low) 두 그룹에 대한 분류 정확도를 분석하기 위해서 SVM (support vector machine)을 분류기로 사용하였고, 이를 검증하기 위해 10-묶음 교차 검증법 (10-fold cross-validation)을 적용하였다.
- 피부의 수분량 측정은 정전 용량 방식의 수분측정 기기(AramoTS, aram HUVIS, korea)를 사용하였다. 정전 용량 방식은 측정 프로브(probe)를 피부에 접촉시켜 피부와 프로브 사이의 정전 용량을 측정하는 방식으로, 기기와 피부사이가 전기적으로 차폐가 되어 안정성이 높은 장점이 있다.
성능/효과
- 대상자의 수축기 혈압과 이완기 혈압, 맥박, 체온(Body Temperature, TEMP)은 모두 정상수준 범위에 있었다(Table 1). One-way ANOVA 분석결과 기존 체질 연구에서 보고 한 바와 유사한 결과로 태음(TE), 소양(SY), 소음(SE) 체질 사이에서 BMI, 수축기 혈압 (SBP), 이완기 혈압(DBP)이 유의한 차이를 보였다.
- SVM을 분류기로 하여 EHFa과 Diff.PhFh 변수로부터 태음인과 소음인을 분류한 결과 71.8%의 정확성으로 두 그룹이 분류되었다. 분류 과정에서 두 변수의 민감도 (sensitivity)는 75%이였고, 특이도(specificity)는 69.
- PhFh 평균은 2.9±3.2(AU)으로, 소음인의 경우 이마보다 인중에 상대적으로 더 많은 땀이 나는 경향이 있는 것으로 나타났다.
- 그 결과, 피부의 탄성 특성을 나타내는 변수인 EHFa와 피부 발한 특성을 나타내는 변수인 Diff.PhFh가 태음인과 소음인 사이에서 유의한 차이를 보이는 변수로 분석되었다. 특히, 소음인은 태음인보다 상대적으로 이마보다 인중에 발한 량이 많은 반면 태음인과 소양인은 소음인에 비해 음압에 의한 팔 내측의 피부 탄성의 감소량이 작은 경향을 보였는데, 이는 『동의수세보원』과 기존 문헌에서 제시한 내용과 맥락을 같이하는 결과이다.
- EHFa는 BMI와 낮은 상관성으로 가지는 것으로 분석 되었고, SVM을 분류기로 하여 태음인과 소음인을 분류한 결과 Diff.PhFh과 EHFa가 유의한 변수로 작용하여 두 그룹을 분류할 수 있는 경향이 있는 것으로 분석 되었다.
- 본연구의 결과에 따르면, EHFa과 Diff.PhFh는 태음인과 소음인을 분류하는 유의한 변수로 여겨지는데, 두 변수와 BMI의 상관계수는 각각 r=.319, r=-.065 로 높은 상관성은 없는 것으로 분석되었다. 이는 BMI와 피부 탄성 사이에 높은 상관성이 없는 것으로 보고된 기존 연구결과와 유사한 경향을 보이는 부분이다16,17.
- SVM을 분류기로 하여 Diff.PhFh와 EHFa변수로 두 그룹을 분류한 결과, 두 변수는 모두 BMIh와 BMIl 그룹을 분류하는데 유의한 변수로 작용하여 69.2%의 정확성으로 두 그룹이 분류 되었다(Figure 4). BMIh과 BMIl은 각각 태음인과 소음 인일 확률이 높은 그룹이고 Diff.
- PhFh according to TE and SE types, and a classification result using support vector machine. The accuracy of the classification was 71.8% (sensitivity, 75%; specificity, 69.6%).
- 대상자의 평균 연령은 55±4.3 세이며, 평균키는 156.1±5.2 ㎝, 평균 몸무게는 58.3±8.8 ㎏으로, 평균 BMI는 23.99±3.16 ㎏/㎡으로 나타났다.
- 8%의 정확성으로 두 그룹이 분류되었다. 분류 과정에서 두 변수의 민감도 (sensitivity)는 75%이였고, 특이도(specificity)는 69.6%로 분석되었다 (Figure 3).
- 체질 그룹 간 피부 탄성 변수를 One-way ANOVA 분석한 결과 EHFa이 체질과 가장 큰 관련이 있는 것으로 나타났다(p=.007). 특히, Tukey`s HSD 수행에서 EHFa은 태음과 소음 그룹 사이에서 유의한 차이가 있었다(p<.
- 체질 진단 결과 총 129명의 피험자 중 태음인은 46명, 소음인은 32명, 소양인은 51명이었다. 태양인은 수집된 대상자가 적어 분석에서 제외되었다.
- 측정 시 온도 및 습도와 총 발한양의 상관계수는 각각 r=–.02, r=.02로 온도와 습도 모두 발한양과 상관성이 없었다.
- PhFh가 태음인과 소음인 사이에서 유의한 차이를 보이는 변수로 분석되었다. 특히, 소음인은 태음인보다 상대적으로 이마보다 인중에 발한 량이 많은 반면 태음인과 소양인은 소음인에 비해 음압에 의한 팔 내측의 피부 탄성의 감소량이 작은 경향을 보였는데, 이는 『동의수세보원』과 기존 문헌에서 제시한 내용과 맥락을 같이하는 결과이다. EHFa는 BMI와 낮은 상관성으로 가지는 것으로 분석 되었고, SVM을 분류기로 하여 태음인과 소음인을 분류한 결과 Diff.
후속연구
- 본 연구 참여자들이 특별한 질병이 없는 건강 인임을 고려하면 인중의 발한양이 소음인에게서 많고 이마의 발한양이 태음인에게서 많은 것은 문헌내용과 부합한다고 할 수 있다5. 다만, 『동의수세보원』에서 제시한 발한은 각 체질의 질병 호전 및 건강상태를 진단하는 지표로 본 연구에서는 대상자의 체질별 건강상태에 대한 정보가 미비하므로 발한양상이 체질 진단지표로서 적합한지의 여부는 추가 연구가 필요 하다.
- PhFh 와 EHFa는 BMI와 직접적인 관련이 있는 것 보다는 체질과 관련이 있는 지표로 생각되어진다. 이 두 변수는 태음인과 소음인을 분류하는데 있어서 중요한 역할을 하는 BMI의 보조적 지표로 사용될 수 있을 것으로 사료되고, 추후 연구에서 피험자의 발한 상태를 보다 효과적으로 제어하고 반복성 있는 측정이 수행 된다면 체질 분류의 정확성을 향상시키는데 도움이 될 것으로 기대된다.
- 본 연구에서는 피부의 몇몇 특성이 체질에 따라 다른 경향을 보이는 것을 객관적 특징 측정 실험을 통해 검증하였고, 체질 분류기준으로 피부특성 지표의 활용 가능성을 제시하였다. 체질과 관련되어 피부의 특성을 정량적으로 획득하여 분석하는 연구는 시작단계 있어, 정량적 측정기기 개발, 측정방법 표준화, 특성 지표간의 관계 등에 대한 유기적인 연구가 지속되어야 할 것으로 사료된다.
- Krueger15 등은 손등과 팔 내측을 포함한 5군데의 피부 탄성을 측정 하였는데, 각 부위에서 탄성 값은 크기가 다를 뿐만 아니라, 나이와의 상관성도 다른 경향으로 나타났다. 탄성과 탄성의 이력현상의 특성은 신체 부위에 따라 변하는 경향이 다른 것으로 생각되며, 이를 규명하기 위해 손등과 팔 내측의 탄성과 탄성의 이력 현상의 상관성을 분석하는 연구가 추후에 필요할 것으로 생각된다.
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