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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 자기공명영상 촬영이 시행될 때 때 발생 되는 소음이 인체에 미치는 심리적·생리적 스트레스 영향정도를 알아보고자하였다.
- 이에 본 논문에서는 자기공명영상 촬영 시 발생하는 소음이 피검사자의 자율신경계의 활성도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 자율신경계의 교감 및 부교감 신경 간의 균형 상태를 나타내는 스트레스를 정량화하여 객관적인 지표로 나타내었다.
제안 방법
- 100dB의 소음을 듣기 전 피험자에게 안정 상태를 취하게 하여 소음상태와 비교․ 분석할 수 있는 기준 상태를 두었다. 이러한 안정 상태는 귀마개를 착용하여 외부 소리를 차단하여 소음 상태와 분리하였고, 15분간 심전도 신호를 측정하였다.
- 귀마개 착용을 해지 한 후 피험자의 머리 쪽에 스피커를 설치하여 30분 동안 자기공명영상 소음상태에서 심전도검사를 하였다. 30분 동안 소음에 대한 스트레스 정도를 알아보기 위하여 소음 청취 후 5분 뒤부터 10분동안 데이터를 5간격으로 분석하였다.
- Biopac System Inc (USA)에서 제작한 Biopac MP150을 사용하여 측정한 심전도 신호를 이용하여 심박동변이율 신호를 재구성하여 주파수 분석을 실시하였다. 실험에 참여한 피험자는 20대 남녀 각각 10명으로 하였고, 두 그룹의 실험 결과값을 표 2에 나타내었다.
- 귀마개 착용을 해지 한 후 피험자의 머리 쪽에 스피커를 설치하여 30분 동안 자기공명영상 소음상태에서 심전도검사를 하였다. 30분 동안 소음에 대한 스트레스 정도를 알아보기 위하여 소음 청취 후 5분 뒤부터 10분동안 데이터를 5간격으로 분석하였다.
- 안정상태 및 소음상태에서 측정한 심전도 신호에서 심박동변이율 신호로 재구성한 후 주파수영역분석 방법을 통해 심박동변이율을 분석하였다. 그리고 주파수 영역의 LF, HF 및 LF/HF 비율을 산출하여 자율신경계의 교감 및 부교감신경의 균형 상태를 평가하였다.
- 안정상태 및 소음상태에서 측정한 심전도 신호에서 심박동변이율 신호로 재구성한 후 주파수영역분석 방법을 통해 심박동변이율을 분석하였다. 그리고 주파수 영역의 LF, HF 및 LF/HF 비율을 산출하여 자율신경계의 교감 및 부교감신경의 균형 상태를 평가하였다.
- 100dB의 소음을 듣기 전 피험자에게 안정 상태를 취하게 하여 소음상태와 비교․ 분석할 수 있는 기준 상태를 두었다. 이러한 안정 상태는 귀마개를 착용하여 외부 소리를 차단하여 소음 상태와 분리하였고, 15분간 심전도 신호를 측정하였다. 안정 상태를 15분으로 설정한 이유는 심전도 신호를 이용하여 재구성된 심박동변이율 신호는 R 피크 점을 검출한 신호이므로 분석할 수 있는 데이터양이 급격히 감소한 상태이므로 적어도 10분 이상의 심전도 신호 계측을 권장하고 있기 때문이다[15].
- 주파수영역 분석 방법은 VLF(Very low frequency:0.003-0.04 Hz), LF (Low frequency : 0.04-0.15 Hz), HF (High frequency : 0.15-0.4 Hz)에서 주어진 심박 수의 주기적인 진동을 검사한다. LF/HF 비율값은 교감과 부교감신경의 상대적 균형 상태를 나타내는 지표이다.
- 주파수영역 분석방법은 FFT(fast fourier transform) 방법을 이용하여 시간영역 신호를 주파수 영역 신호로 변환 할 수 있다. 즉 심박동변이율 신호의 PSD(Power spectrum den sity)를 분석하여 각 주파수 대역별 자율신경계의 영향을 분석하기 위해 사용된다. 즉 심박변동을 초래하는 자율신경계의 활동이 주기적이라는 점을 토대로 심박동변이율을 특성 주파수와 PSD를 가지는 각 주기성분으로 분해함으로써 자율신경계를 구성하는 교감신경계와 부교감신경계의 활동을 구분할 수 있다.
대상 데이터
- Biopac System Inc (USA)에서 제작한 Biopac MP150을 사용하여 측정한 심전도 신호를 이용하여 심박동변이율 신호를 재구성하여 주파수 분석을 실시하였다. 실험에 참여한 피험자는 20대 남녀 각각 10명으로 하였고, 두 그룹의 실험 결과값을 표 2에 나타내었다.
- 실험에 참여한 피험자는 청각에 이상이 없는 20대 남녀 각각 10명으로 평균 연령은 24±2 세 이고, 심장 계통 및 청력에 이상이 없는 자로 하였다.
- 실험은 20대 남녀 각각 10명을 대상으로 하였고, 실험에 사용된 음원은 자기공명영상 장비 '마그네톰 에센자 1.5T(Magnetom Essenza 1.5T)에서 측정한 음원을 사용하였다.
이론/모형
- 주파수영역 분석방법은 FFT(fast fourier transform) 방법을 이용하여 시간영역 신호를 주파수 영역 신호로 변환 할 수 있다. 즉 심박동변이율 신호의 PSD(Power spectrum den sity)를 분석하여 각 주파수 대역별 자율신경계의 영향을 분석하기 위해 사용된다.
성능/효과
- 소음에 대한 스트레스 정도는 소음을 들려주기 시작할 때부터 증가하기 시작하여 15분-20분에서 LF/HF 비율 값이 가장 크게 나타났다. 이는 곧 피검자의 스트레스 정도가 증가했음을 알 수 있었다.
- 5T)에서 측정한 음원을 사용하였다. 소음측정 결과 평균 소음은 100 dB로써 산업안전보건법 기준 소음 노출 허용 시행규칙 제 6조에 의거 소음으로 간주하는 1/2시간 110 dB은 초과하지 않았다.
- 안정상태에서 10분 후에 LF/HF비율 값이 최대치를 나타내었고, 10분 이후 부터는 LF/HF 비율 값이 감소 됨을 알 수 있었다.
- 이는 처음에는 자기공명영상 소음에 대해 스트레스를 많이 받다가 시간이 지날수록 소음에 대해 청력기관이 적응하는 현상을 관찰 할 수 있었다. 이는 안정상태가 아니므로 반복적이거나 지속으로 자기공명영상 소음을 경험 할 경우 심리적인 이상증상을 경험할 수 있음을 확인하였다.
- 이 피크들의 주파수는 기본 주파수의 배수에 해당하였다. 이를 통해 MRI 소음은 주기성을 가짐을 확인하였다.
- 이에 본 논문에서는 자기공명영상 촬영 시 발생하는 소음이 피검사자의 자율신경계의 활성도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 자율신경계의 교감 및 부교감 신경 간의 균형 상태를 나타내는 스트레스를 정량화하여 객관적인 지표로 나타내었다.
- 주파수 영역에서는 시간영역에서 큰 소음이 준주기적으로 나타나는 특징이 다수의 피크로 나타남을 확인하였다. 이 피크들의 주파수는 기본 주파수의 배수에 해당하였다.
- 그 이후로는 대체로 LF/HF 비율 값이 감소해 스트레스정도가 줄어드는 경향을 볼 수 있었다. 즉, 불안상태는 시간에 따라 증가하다가 정점에 도달한 후 감소하면서 30분 지점에 가까워질수록 안정상태와 거의 동일한 수준으로 회복되었다. 이는 처음에는 자기공명영상 소음에 대해 스트레스를 많이 받다가 시간이 지날수록 소음에 대해 청력기관이 적응하는 현상을 관찰 할 수 있었다.
후속연구
- 따라서 자기공명영상 검사 중 소음에 관한 스트레스 지수를 평가할 수 있는 객관적인 지표를 제시하고 소음을 줄일 수 있는 방안을 모색하는 연구가 진행 되어야 할 것으로 사료 된다.
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