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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 핸드폰에 사용되는 햅틱 소자를 기반으로 개발한 진동 자극 시스템을 이용하여 상지 절단자의 전완 잔존부 내·외측 부위에 동일 자극에 대한 부위별, 성별 민감도 차이와 불쾌감을 알아보고자 한다.
- 본 논문에서는 상지 절단자의 잔존 단단부에 진동 자극 시 감각 인지 정도 및 불괘감에 대하여 연구하였으며, 특히 성별에 대한 차이를 확인하고자 하였다.
제안 방법
- 진동 자극 시스템은 선행 연구 방법과 동일하게 제작 실행하였다. 탄력 밴드에 6개의 진동 소자를 배열하여 자극 인가부를 제작하였다. 자극 인가부는 전동 의수를 작동시키는 손목 신전근과 굴곡근이 내포된 전완의 내외측 부위 진동 감각 능력을 확인하고자 전완 둘레를 총 8부위로 일정하게 위치를 나눈 뒤, 신전근과 굴곡근이 포함되지 않는 전완 전면부 정가운데 지점과 후면부 정가운데 지점을 제외한 6부위를 선정하였으며, 진동 소자는 해부학적 중심을 기준으로 외측(채널 1-3)과 내측(채널 4-6)에 일정한 간격으로 배치하였다(Figure 1).
- 탄력 밴드에 6개의 진동 소자를 배열하여 자극 인가부를 제작하였다. 자극 인가부는 전동 의수를 작동시키는 손목 신전근과 굴곡근이 내포된 전완의 내외측 부위 진동 감각 능력을 확인하고자 전완 둘레를 총 8부위로 일정하게 위치를 나눈 뒤, 신전근과 굴곡근이 포함되지 않는 전완 전면부 정가운데 지점과 후면부 정가운데 지점을 제외한 6부위를 선정하였으며, 진동 소자는 해부학적 중심을 기준으로 외측(채널 1-3)과 내측(채널 4-6)에 일정한 간격으로 배치하였다(Figure 1). 자극 설정부는 실험 방법을 설정할 수 있도록 하드웨어를 구성하였으며, 자극 반응부는 부위별 민감도를 측정하기 위해 1에서 10까지의 반응 버튼과 불쾌감을 측정하고자 O, X 버튼을 제작하였다.
- 자극 인가부는 전동 의수를 작동시키는 손목 신전근과 굴곡근이 내포된 전완의 내외측 부위 진동 감각 능력을 확인하고자 전완 둘레를 총 8부위로 일정하게 위치를 나눈 뒤, 신전근과 굴곡근이 포함되지 않는 전완 전면부 정가운데 지점과 후면부 정가운데 지점을 제외한 6부위를 선정하였으며, 진동 소자는 해부학적 중심을 기준으로 외측(채널 1-3)과 내측(채널 4-6)에 일정한 간격으로 배치하였다(Figure 1). 자극 설정부는 실험 방법을 설정할 수 있도록 하드웨어를 구성하였으며, 자극 반응부는 부위별 민감도를 측정하기 위해 1에서 10까지의 반응 버튼과 불쾌감을 측정하고자 O, X 버튼을 제작하였다.
- 모든 피검자는 의자에 앉아 단단부를 쿠션 위에 올려놓았으며, 자극 밴드가 쿠션에 닿지 않도록 한 후 실험하였다. 측정 부위는 잔존 단단부에(건측의 주관절에서 수근관절 방향의 근위부 25% 지점을 계산 환측에 적용) 6개의 진동센서가 부착된 탄력 밴드를 착용하였다(Figure 1).
- , 1991). 기준 자극은 진동 소자에서 구동할 수 있는 최대 자극으로 하였으며 실험 자극을 부여한 뒤 최대 자극에 대비하여 상대적 인지 정도를 1(느낌이 없을 시)에서 10(기준 자극과 동일한 느낌일 시) 사이의 숫자로 표현하도록 하였다. 기준 자극은 257Hz(Amplitude 5.
- 2V) 세 가지 자극 주파수를 사용하였다. 자극 적용 시간은 0.7sec이며, 각 자극에 대한 인지 정도를 즉각적으로 응답 후 다음 자극을 부여하였으며, 자극부위는 무작위로 실험하였다.
- 본 연구에서는 대상자 수가 적으며, 다양한 연령대와 절단부위, 주파수 대역의 연구가 진행되지 않은 제한 점이 있다. 또한 자극의 횟수로 인한 영향을 최소한으로 하고자 기준 자극을 매 측정 시 마다 부여하지 않고 주파수가 변할 때 한번씩 주었다. 하지만 이와 같은 방법으로 인하여 측정된 값이 기준 자극에 대한 상대적인 수치보다 다른 부위에서 느낀 감각과 비교하여 점수화했을 가능성이 있다.
- 동일 성별에서 내측 부위(손목 굴곡근 군)와 외측 부위(손목 신전근 군)의 진동 인지 감각 차이 비교하였다(Table 2). 그 결과, 남성 절단자 군에서는 32Hz(Z= -2.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 진동 소자는 구동 전압이 0.6~4V로 변함에 따라 주파수는 37~257Hz, 진동 변위는 0.5~7.8μm, 가속도는 0.04~5.02G로 변하였다.
- 본 연구에서는 DC 전압제어가 가능한 두께 3mm, 사이즈 ø 10의 진동 소자(DMJBRK 10 series, Samsung)를 사용하였다.
- 본 연구는 상지 전완부 절단자 남성 10명(연령 48.5±9.3), 여성 10명(연령 52.4±4.8)을 대상으로 실험을 하였다.
- 8)을 대상으로 실험을 하였다. 선정 기준은 절단 부위가 안정화된 자로 절단한지 5년 이상인 자이며, 최근 6개월간 절단 부위에 통증이 발현되지 않은 자로 하였다. 이들에게 실험에 대한 충분한 설명을 하고 연구 동의서에 서명한 후 실험에 임하였다.
- 모든 피검자는 의자에 앉아 단단부를 쿠션 위에 올려놓았으며, 자극 밴드가 쿠션에 닿지 않도록 한 후 실험하였다. 측정 부위는 잔존 단단부에(건측의 주관절에서 수근관절 방향의 근위부 25% 지점을 계산 환측에 적용) 6개의 진동센서가 부착된 탄력 밴드를 착용하였다(Figure 1).
- 기준 자극은 진동 소자에서 구동할 수 있는 최대 자극으로 하였으며 실험 자극을 부여한 뒤 최대 자극에 대비하여 상대적 인지 정도를 1(느낌이 없을 시)에서 10(기준 자극과 동일한 느낌일 시) 사이의 숫자로 표현하도록 하였다. 기준 자극은 257Hz(Amplitude 5.02G, 4V)을 사용하였고, 실험 자극은 본 연구에서 사용한 진동 소자 내의 최소 주파수인 37Hz(Amplitude 0.04G, 0.6V), 사람이 가장 편하게 느끼는 주파수 영역의 64Hz(Amplitude 0.75G, 1V), 임상검사에서 사용되는 주파수 영역의 149Hz(Amplitude 1.89G, 2.2V) 세 가지 자극 주파수를 사용하였다. 자극 적용 시간은 0.
- 절단자의 경우 감각 이상자가 많으며, 정상인과 다른 체성 감각 변화를 보인다(Judith B and Kosasith, 1998; Hunter, 2004). 기존 연구에서는 정상인을 대상으로 평가하였지만, 반면 본 연구에서는 절단자를 대상으로 평가하였다.
데이터처리
- 본 연구는 통계 프로그램(SPSS ver. 20, SPSS Inc., USA)을 사용하였으며, 성별 간의 차이는 Mann Whitney 검정, 집단 내 부위별 비교는 Friedman 검정, 손목 신전근부위와 굴곡근 부위의 감각 차이는 Wilcoxon 검정을 실시하였다. 통계적 유의수준은 p < .
이론/모형
- 자극의 강도는 구동 전압으로 조절하며, 구동 전압에 따른 가속도, 주파수, 진동 변위의 변화 측정은 Bae et al.(2011)의 연구 방법을 따라 측정하였다. 진동 자극 시스템은 선행 연구 방법과 동일하게 제작 실행하였다.
- 부위별 민감도 실험은 강도 추정 방법을 사용하였다(Fucci et al., 1991). 기준 자극은 진동 소자에서 구동할 수 있는 최대 자극으로 하였으며 실험 자극을 부여한 뒤 최대 자극에 대비하여 상대적 인지 정도를 1(느낌이 없을 시)에서 10(기준 자극과 동일한 느낌일 시) 사이의 숫자로 표현하도록 하였다.
- 불쾌감 실험은 정량적 감각 측정 방법 중 하나인 단계별 인가 방법(Method of level)을 사용하였다. 부위별 민감도에서 가장 예민한 부분에 0.
성능/효과
- 05). 32Hz의 자극에서는 성별 간 비슷한 결과를 나타내었지만, 64Hz와 149Hz의 경우 동일한 자극에서도 전완의 외측 부위(Channel 1, 2, 3)에서 남성이 여성에 비하여 더 민감하게 느끼는 것으로 확인하였다(p < .05). 전완의 내측부위에서는(Channel 4, 5, 6) 남성이 여성에 비하여 진동 자극에 다소 민감한 경향을 보이기는 하였지만, 통계적으로 유의하지 않았다(p > .
- 그 결과, 남성 절단자 군에서는 32Hz(Z= -2.388), 64Hz(Z= -2.850), 149Hz(Z= -2.527) 모두 외측이 내측보다 동일 자극에서 더 민감하게 인지하였다(p < .05).
- 그 결과 남성 절단자 군에서는 32Hz를 제외한 64Hz(χ2 = 27.56, p = .000)와 149Hz(χ2 = 26.71, p = .000)에서 동일 자극에 대하여 6개 부위가 다르게 인지하였음을 확인할 수 있었다.
- 진동 자극의 불쾌감 측정 결과, 남성 절단자 1명(222Hz)을 제외하고 성별에 관계없이 피검자 모두 불쾌감 및 통증을 호소하지 않았다.
- 본 연구 결과, 절단 부위에 진동 자극을 부여하였을 때 성별과 관계없이 주파수가 증가되면 더 강한 진동으로 인식하였다. 이는 주파수가 증가할수록 체성 감각이 잘 전달됨을 의미한다.
- 또한 본 연구에서는 동일한 진동 자극에도 남성 절단자 군이 여성 절단자 군에 비하여 민감하게 느꼈으며, 전완의 외측(손목 신전근) 부위에서는 유의한 차이가 있었다. 이와 같은 차이가 발생하는 이유는 상완의 해부학적 특성과 진동 수용체 분포, 상대적 근육 크기와 근육 발달 정도가 성별 간과 전완의 내·외측이 다르기 때문으로 사료된다.
- 000). 또한 모든 주파수 영역 대에서 성별 간의 진동 자극 민감도 차이는 남성 절단자 군이 여성 절단자군에 비하여 높게 나타나는 경향을 보였으며, 64Hz(Z = -2.360, p = .018)와 149Hz(Z = -2.530, p = .011)에서 두 집단 간 유의한 차이를 보였다.
후속연구
- 추후 이와 같은 사항을 수정·보완한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- (2006)의 연구와 동일하다. 이로써 절단자 대상으로 진동자극 기반의 감각 전달 시스템을 개발 시 사용자에게 스트레스를 유발하지 않으며 이로 인하여 만족감 향상 및 지속적 사용을 기대할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 대상자 수가 적으며, 다양한 연령대와 절단부위, 주파수 대역의 연구가 진행되지 않은 제한 점이 있다. 또한 자극의 횟수로 인한 영향을 최소한으로 하고자 기준 자극을 매 측정 시 마다 부여하지 않고 주파수가 변할 때 한번씩 주었다.
- 추후 이와 같은 사항을 수정·보완한 연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 절단자의 피부의 경도, 피하지방 두께, 피부 상태, 근육 상태 등을 측정하여 진동 감각 인지 차이의 원인을 밝히는 심도있는 연구가 추가적으로 이뤄져야 할 것이다.
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