[논문]관성측정장치를 이용한 경추관절 가동범위 측정의 검사 내 반복성 및 검사-재검사 신뢰도 연구

김현호; 김경욱; 박지민; 김은석; 이민준; 강중원; 이상훈; 박영배

doi:10.13045/acupunct.2013019

관성측정장치를 이용한 경추관절 가동범위 측정의 검사 내 반복성 및 검사-재검사 신뢰도 연구
Test-retest Reliability and Intratest Repeatability of Measuring Cervical Range of Motion Using Inertial Measurement Unit 원문보기

The acupuncture = 대한침구의학회지, v.30 no.4, 2013년, pp.25 - 33

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives : To assess the test-retest reliability and the intratest repeatability in measuring the cervical range of motion of healthy subjects with wireless microelectromechanical system inertial measurement unit(MEMS-IMU) system and to discuss the feasibility of this system in the clinical setting to evaluate the cervical spine musculoskeletal. Methods : 12 healthy people who were evaluated as no- or mild-disability with neck disability index were participated. Their cervical motion were measured with IMU twice in consecutive two days for the test-retest reliability study. Intratest repeatability was calculated in the two tests separately. The calculated intraclass correlation coefficients(ICC) were discussed and compared with the those of the previous studies. Results : Cervical range of motion data were acquired and statistically processed: left rotation($61.64^{\circ}$), right rotation($65.12^{\circ}$), extension($61.98^{\circ}$), flexion($52.81^{\circ}$), left bending($39.31^{\circ}$), right bending($41.08^{\circ}$). ICCs were 0.77~0.98(intratest repeatability) and 0.74~0.93 (test-retest reliability) in the primary motion. In the coupling motion, intratest repeatability ICCs were 0.93~ 0.99(transverse primary plane), 0.88~0.97(saggital primay plane), and 0.77~0.93(coronal primary plane). Test-retest reliability of coupling motion were 0.90~0.97(transverse primary plane), 0.00~0.72(saggital primary plane), and 0.04~0.76(coronal primary plane). Conclusions : Several types of range-of-motion devices are now on use in many fields including medicine, but the practicality of the devices in clinical use is questionable for the convenient and economical aspects. In this study, we presented the reliability of cervical range of motion test with the developed wireless MEMS-IMU system and discussed its potential utility in clinical use.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이에 관해 많은 연구가 진행 되었고, 경추관절의 가동범위에 관해서 이루어진 다양한 연구 1,3,7,22,23) 가 있었으나 주평면에서의 가동범위 외에 커플링 모션에 관해 연구된 내용은 거의 없으며, 특히 높은 신뢰도와 타당도, 그리고 다양한 측면의 장점을 가진 MEMS-IMU를 이용하여 이루어진 검사－재검사 신뢰도 연구와 반복성 연구는 없었다. 따라서 본 연구에서는 무선통신과 결합하여 그 편의성을 더욱 증가시킨 무선 MEMS-IMU 시스템을 구축하고, 이를 이용하여 경추관 절의 가동범위를 측정하는 프로토콜을 개발하였으며, 건강인을 대상으로 하여 본 시스템을 이용한 경추관절 가동범위 검사와 재검사를 시행하여 ROM값과 최대 ROM에서의 커플링 모션 값을 기준으로 검사 내 반복성과 검사－ 재검사 신뢰도를 연구하였기에 그 결과를 보고하고자 한다.
본 연구는 MEMS-IMU로 이루어진 관성측정시스템을 이용한 경추관절가동범위 및 최대가동범위에서 발생하는 커플링 모션에 대한 측정행위 전반에 걸친 검사－재검사 신뢰도와 검사 내 반복성을 보고한 첫 연구이다.

제안 방법

무선관성측정장치 시스템을 이용하여 피험자의 경추관절 가동범위(cervical range of motion, CROM)를 측정하기 위하여 피험자를 고정된 의자에 앉게 하였다. 그 후 이마의 가운데 부위에 무선관성측정장치의 트랜스미터를 Velcro® strap을 이용하여 고정시켰고, 허리는 곧게 펴서 정면을 자연스럽게 응시하도록 하였으며 양손은 가볍게 펴서 무릎 위에 놓고, 시각 자극에 의한 반사적 운동을 제거하기 위해 눈을 감도록 하였다.
본 연구에서는 기존의 도구의 여러 단점을 극복할 실시간 측정 및 기록, 고성능 연산이 가능한 무선 MEMS-IMU를 이용하여 무선 경추관절 가동범위 측정장치를 구축하고, 경추관절 운동을 평가할 수 있는 지표인 주평면에서의 가동범위, 그리고 커플링 모션을 측정하는 검사행위 전반에 관하여 임상 데이터를 측정한 후 검사 내 반복성과 검사－ 재검사 신뢰도를 측정하여 보고하였다. 측정된 신뢰도는 기존의 연구에 비해 높거나 만족스러운 편이며, 보편적으로 받아들여지는 훌륭한 신뢰수준을 기록하였다.

대상 데이터

심각한 통증이 있어서 목 운동에 장애가 있거나, 골절, 급성 염좌, 종양 등 목 운동에 기계적인 이상을 가져올 수 있는 경우와 NDI상 15점 이상인 중등도 이상(moderatedisability), 혹은 중증 이상(severe-disability)에 해당하는 경우를 제외 기준으로 하였다. 모집 결과 NDI상 14점 이하인 이상 없음(no-disability) 혹은 경도의 기능이상 (mild-disability)에 해당하는 12명의 건강한 자원자가 연구에 참가하였으며, 8명의 남성, 4명의 여성으로 구성되었다. 검사－재검사 검사 간 반복성 측정을 위하여 검사와 재검사 사이의 간격은 1일로 설정하였고, 첫 번째 방문과 두번째 방문 사이에 경추관절 운동기능에 영향을 줄 수 있는 사상(event)이 발생하였을 경우 제외 기준에 포함 시켰으나, 피험자 모두 이 기준에는 포함되지 않았다.
본 연구에서 사용된 MEMS-IMU 시스템은 하나의 MEMSIMU 트랜스미터(model EBIMU24G, E2BOX, Seoul, Republic of Korea)와 하나의 radio frequency(RF) 리시 버(model EBRF24G3CH, E2BOX, Seoul, Republic of Korea)로 구성되어 있다. 트랜스미터의 크기는 32 × 21 × 6.

데이터처리

Euler coordination의 순서는 roll-pitchyaw의 순서로 선택하였다. ICC는 SPSS statistics 19(SPSS, Inc, Chicago, IL, USA)를 사용하여 계산하였으 며, 회전 행렬의 연산을 수행하기 위해 MATLAB 7.1 (MathWorks, Natick, MA, USA)과 MS Excel 2010 (Microsoft, Redmond, WA, USA) 등을 사용하였다.
이후로 광범위하게 사용되고 있다. Shrout와 Fleiss가 제안한 몇 가지 형태의 ICC 중 본 연구의 의도에 적합하다고 판단되는 ICC(2,1), agreement, 즉 이원 임의효과 모델의 일치도를 검사 내 반복성의 지표로 선택하였으며, 검사－재검사 신뢰도의 지표로는 두 번째 데이터와 세 번째 데이터를 평균을 낸 값을 이용하여 ICC(2,2), agreement를 계산하였다. 일반적인 ICC의 기준에 따르면, 0.

이론/모형

모든 동작 데이터는 LabVIEW 2010(National Instruments Inc, Austin, TX, USA)을 이용하여 수집하였으며, 강체의 회전을 표현하는 방법 중 하나인 euler coordination으로 표현하였다. Euler coordination의 순서는 roll-pitchyaw의 순서로 선택하였다.
본 연구는 경추 운동에 문제가 없는 건강인을 대상으로 하였으며, 이를 판단하기 위하여 목 운동 기능을 평가할 수 있는 neck disability index(NDI)를 사용하였다. NDI는 10개의 문항으로 이루어져 있으며, 목 운동 기능에 따른 통증, 수면의 질, 일상 활동에 대한 설문 내용으로 구성되어 있다.

후속연구

그리고본 연구에서는 적은 대상자의 수로 인해 아웃라이어 데이터를 제거하는 과정을 거치지 않았으며, 특히 각도가 매우 적은 범위 내에서 민감하게 변하는 커플링 모션의 경우에는 이러한 아웃라이어가 영향을 주었을 것으로 생각된다. 또한 상술한 세 가지를 제외하고는 신뢰도가 타당한－좋은 수준 이상으로 측정되었고, 검사 내 반복성은 매우 높은 신뢰도를 보여주었으므로, MEMS-IMU를 이용한 커플링 모션 측정 검사의 신뢰도에 대한 정확한 평가를 위해서는 보다 많은 후속 연구가 필요하다.
커플링 모션의 측정에 있어서는 검사－재검사 신뢰도의 경우 약간 낮은 신뢰도를 보였으나, 기존에 연구된 바가 거의 없어 추후 지속적인 연구가 필요하다. 본 시스템은 높은 신뢰도와 검증된 타당도를 바탕으로 경추관절 가동범위의 측정 검사에 실용적으로 사용될 수 있으며, 나아가 타 관절에도 적용할 가능성이 있다.
또한 무선 MEMS-IMU 시스템을 이용한 경추관절 가동범위, 특히 커플링 모션 측정에 관해서는 아직 수행된 연구의 수가 적은 것도 현실이다. 이러한 단점을 극복하기 위한 후속 연구 외에도 정상군이 아닌 환자군을 대상으로 한 비교 임상 연구, 다양한 연령군에서 경추관절 가동범위의 골드 스탠다드에 관한 단면 연구, 기존에 사용되었던 장비와의 동시타당도 연구, 그리고 검사자 사이의 신뢰도에 대한 연구 등 다양한 후속 연구가 필요하다고 생각한다.
측정된 신뢰도는 기존의 연구에 비해 높거나 만족스러운 편이며, 보편적으로 받아들여지는 훌륭한 신뢰수준을 기록하였다. 커플링 모션의 측정에 있어서는 검사－재검사 신뢰도의 경우 약간 낮은 신뢰도를 보였으나, 기존에 연구된 바가 거의 없어 추후 지속적인 연구가 필요하다. 본 시스템은 높은 신뢰도와 검증된 타당도를 바탕으로 경추관절 가동범위의 측정 검사에 실용적으로 사용될 수 있으며, 나아가 타 관절에도 적용할 가능성이 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	근골격계의 건강상태에 관한 평가로 사용되는 검사들의 단점은?	근골격계의 건강상태에 관한 평가는 주로 근골격계의 내부 구조를 영상으로 확인하는 일반 방사선검사, 자기 공명영상(magnetic resonance imaging, MRI), 전산화 단층촬영(computerized tomography, CT), 초음파검사(ultrasonography) 등이 사용되고 있다. 그러나 이러한 검사는 근골격계의 단면적인 구조에 대한 정보를 줄 뿐, 관절가동범위(range of motion, ROM) 등 해당 관절의 기능에 대한 정보를 직접 주지는 못한다. 관절가동범위의 확인은 그 관절의 상태와 치료의 효과를 평가하고, 장애 판정에 기준을 삼을 때 필수적인 평가방법이기에1,2) , 근골격계 질환을 평가할 때에는 관절가동범위를 반드시 확인해야 한다.
	근골격계의 건강상태에 관한 평가로 사용되는 것은 무엇인가?	근골격계의 건강상태에 관한 평가는 주로 근골격계의 내부 구조를 영상으로 확인하는 일반 방사선검사, 자기 공명영상(magnetic resonance imaging, MRI), 전산화 단층촬영(computerized tomography, CT), 초음파검사(ultrasonography) 등이 사용되고 있다. 그러나 이러한 검사는 근골격계의 단면적인 구조에 대한 정보를 줄 뿐, 관절가동범위(range of motion, ROM) 등 해당 관절의 기능에 대한 정보를 직접 주지는 못한다.
	관절가동범위를 측정하기 위해 사용되는 대표적인 도구로는 무엇이 있나?	관절가동범위를 측정하기 위해 사용되는 대표적인 도구로는 측각기(goniometer), 경사계(inclinometer) 등이 있다. 이러한 기계식 측정 장치는 사용이 간편하고 경제적이며 쉽게 측정이 가능하다는 장점이 있으나, 측정자 사이의 신뢰도가 현저히 떨어지거나 정확도가 떨어지는 등 그 한계가 분명히 존재한다6,7) .

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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