[논문]파킨슨병 환자의 경직에 대한 약물과 DBS 의 효과의 정량화

권유리; 엄광문; 박상훈; 김지원; 김민직; 이혜미; 장지완; 고성범

doi:10.7736/kspe.2013.30.5.559

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims to quantify the effects of medication (Med) and deep brain stimulation (DBS) on resting rigidity in patients with Parkinson's disease. We tested 10 limbs of five patients under each of four treatment conditions: 1) baseline, 2) DBS, 3) Med, 4) DBS + Med. Rigidity at the wrist joint w...

This study aims to quantify the effects of medication (Med) and deep brain stimulation (DBS) on resting rigidity in patients with Parkinson's disease. We tested 10 limbs of five patients under each of four treatment conditions: 1) baseline, 2) DBS, 3) Med, 4) DBS + Med. Rigidity at the wrist joint was assessed using the Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS). The examiner randomly imposed flexion and extension movement on patient's wrist joint. Resistance to passive movement was quantified by viscoelastic properties. Not only rigidity score but also damping constant showed improvements in rigidity by DBS and Med treatments (p<0.05). This indicates that the viscosity can represent the change in rigidity due to DBS as well as Med, which was manifested by UPDRS score.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구의 목적은 제안된 실험장치와 점탄성계수로 약물과 DBS의 복합적인 효과를 정량화하는 것이다.
본 연구의 목적은 DBS 수술을 받은 환자에 있어 중요한 약물과 DBS의 복합적 효과를 점탄성을 통해 정량화하는 것이다.
본 연구팀은 경직을 정량화하기 위한 간편한 실험장치를 개발하고 운동속도 및 관절각도에 대한 저항성을 점탄성특성으로 표현하여 이것이 안정상태에서의 임상적인 경직의 정도를 정량화할 수 있음을 보였다.

가설 설정

저항성 토크(τp)가 점탄성 요소로부터 발생한다고 가정하여 저항성 토크를 식 (2)와 같이 모델링하였다.

제안 방법

검사자가 인가하는 굴곡/신전 운동에 대해 환자의 손목관절이 저항하는 토크를 측정하기 위해, 로드셀(UMMA-10K, Dacell Inc., Korea)을 검사자용 손잡이와 환자용 손받침판의 사이에 삽입하였다.
경직에 어떠한 치료가 더 큰 효과를 나타내는지 조사하기 위해 효과크기를 각 분석지표마다 산출하였다(Table 2). 경직의 임상점수와 점성 계수 모두 DBS의 효과가 약물의 효과보다 더 큰 경향을 보였다.
각 조건에서, 임상의가 고전적 방법에 따라 UPDRS 경직 점수를 판정하였다. 그 후, 검사자가 측정 장치의 손잡이를 잡고 피험자의 손목에 수동적인 굴곡/신전운동을 인가하였다. 이때, 피험자가 운동속도를 예측하지 못하도록 동작 속도를 랜덤하게 인가하였고, 6 cycle을 1회의 시행(trial)으로 하여 이를 2회 반복하였다.
또한, 관절의 각가속도를 측정하기 위해, 가속도계(MMA7269Q, Freescale, USA)를 손받침판의 끝부분에 장착하였다(Fig. 2).
또한, 4가지 조건을 통해 산출된 약물과 DBS의 주효과(main effect)의 상대적인 크기를 비교하기 위해, 효과크기(effect size)를 각 분석지표별로 산출하였다.
로드셀이 가지는 비선형성(0.1%)이 실험데이터에 영향을 미칠 가능성이 있으므로, 비선형성에 의한 로드셀의 최대오차에 로드셀의 회전중심으로 부터의 모멘트암을 곱하여 최대 오차토크를 산출하였다.
약물 복용 전 상태에서 두 조건의 실험(baseline, DBS)이 완료된 후, 레보도파를 투약하여(약의 흡수시간을 고려하여 1시간의 후에) Med, DBS+Med 의 두가지 조건의 실험을 진행하였다.
측정된 신호는 필터와 증폭기를 거친 후, 데이터 수집(data acquisition: DAQ)보드를 통해 저장하였다.
피험자에게 가해진 토크(τa)에서 관성에 의한 토크를 빼서 피험자가 저항하는 토크(τp)를 구하였다(식 1).

대상 데이터

본 연구를 위해 뇌심부 자극술을 받은 특발성(idiopathic) 파킨슨병 환자 5명이 실험에 참여하였고, 좌우측 모두 측정하여 실험 데이터는 총 10set이다(Table 1).

데이터처리

손목관절의 각도(θ)와 이의 수치미분을 통하여 얻은 각속도(ω)를 식 (2)에 대입한 후, 최소자승법(least square estimation)을 통해 탄성 계수(K)와 점성 계수(B)를 계산하여, 분석지표로 하였다.
이를 위해, 이원 반복측정 변량분석 (two way repeated measure ANOVA)을 실시하였다.

성능/효과

7 임상적인 경험에 의하면 안정 상태에서의 경직은 약물에 의해 58% 감소하였고, DBS와 약물을 병행할 경우 73% 감소하였다.
경직의 임상점수와 점성 계수 모두 DBS의 효과가 약물의 효과보다 더 큰 경향을 보였다.
05), K는 약물과 DBS에 따른 유의한 차이가 없었다. 또한, 모든 분석지표에서 약물과 DBS의 상호작용은 없었다. 이 결과는 점성계수 B를 통해 경직에 대한 약물과 DBS효과를 정량화할 수 있다는 것을 의미한다.
본 연구의 목적은 DBS 수술을 받은 환자에 있어 중요한 약물과 DBS의 복합적 효과를 점탄성을 통해 정량화하는 것이다. 실험결과, 경직의 임상점수를 통해 나타나는 약물과 DBS효과를 점성계수가 정량적으로 표현할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 방법은, DBS 수술을 받은 환자에, 약물과 DBS의 복합적 효과를 정량화하고 이를 통해 효율적인 투약량과 DBS조건을 결정하는데 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

후속연구

경직의 정도가 심해서 임상적인 경직의 점수가 증가할수록 경직에 의해 발생되는 점탄성은 증가하므로,9 약물과 DBS에 의한 경직의 감소를 제안된 실험장치와 점탄성을 통해 정량적으로 평가할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에 참여한 수술환자는 모두 5명(10set)으로서 추후 추가실험을 통해 피험자 수를 충분히 늘린다면 더 명확한 분석결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서 제안한 방법은, DBS 수술을 받은 환자에, 약물과 DBS의 복합적 효과를 정량화하고 이를 통해 효율적인 투약량과 DBS조건을 결정하는데 유용하게 사용될 것으로 기대된다.
4Nm)의 약 10%가 된다. 산출된 점탄성계수에 미치는 영향은 상대적으로 작지만 향후 연구에서 정밀도가 높은 로드셀을 사용한다면 경직에 대한 약물과 DBS의 효과를 더 확실히 알 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	파킨슨병의 대표적인 임상적 특징은?	파킨슨병의 대표적인 임상적 특징은 경직, 안정시 진전, 완서증이 있다. 그 중, 경직은 사지의 수동적인 움직임에 대한 저항으로 정의되며, 운동의 전체 범위에 걸쳐 지속적이고 균일한 저항으로 나타나는 증상을 말한다.
	파킨슨병의 약물 치료방법인 레보도파의 문제점은?	파킨슨병의 약물 (medication: Med) 치료방법으로 레보도파(levodopa)가 있으나, 장기간 복용 시, 레보도파의 효능이 감소되고 부작용이 발생한다.2 뇌심부 자극술 (Deep Brain Stimulation: DBS)은 약물에 의한 부작용과 약물 복용량을 줄이며.
	파킨슨병의 임상적 특징인 경직은 어떠한 증상을 말하는가?	파킨슨병의 대표적인 임상적 특징은 경직, 안정시 진전, 완서증이 있다. 그 중, 경직은 사지의 수동적인 움직임에 대한 저항으로 정의되며, 운동의 전체 범위에 걸쳐 지속적이고 균일한 저항으로 나타나는 증상을 말한다.1

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Kwon, Y. R., Park, S. H., Kim, J. W., Koh, S. B., Park, B. K., and Eom, G. M., "Effect of Intraoperative Deep Brain Stimulation on Viscoelastic Properties of Parkinsonian Rigidity during Surgery," J. of KSPE, Vol. 29, No. 9, pp. 1035-1040, 2012.

원문보기 상세보기
Defer, G. L., Widner, H., Marie, R. M., Remy, P., and Levivier, M., "Core assessment program for surgical interventional therapies in Parkinson's disease (CAPSIT-PD)," Mov. Disord., Vol. 14, No. 4, pp. 572-584, 1999.

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