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문제 정의
- 본 연구에서는 설 영상 촬영장치로부터 획득한 설질 영역의 CIE L*a*b* 색상 값 및 심박변이도 측정으로부터 획득한 주파수영역 분석지표와 기능성 소화불량증과 건강대조군 간의 상관성을 살펴봄으로써, 질환여부와 질환특성에 따른 설 특성 및 자율신경계의 경향성을 관찰하고자 하였다.
- 본 연구에서는 소화불량증과 건강대조군을 모집하여 설 영상 촬영장치(Computerized tongue image acquisition system, CTIS)를 통해 설 지표를, 심박변이도(Heart Rate Variability, HRV)를 통해 주파수영역 분석지표를 획득한 후 질환별 설 특성과 자율신경 활성 상태를 살펴보았으며, 유의한 결과를 얻어 보고하는 바이다.
제안 방법
- 2014년 10월부터 2014년 12월까지 경희대학교 부속 한방병원 한방 소화기내과에서 건강대조군 12명, 만성 소화불량증 환자 60명을 대상으로 임상시험을 실시하였으며, 설 영상과 심박변이도를 획득한 후 각 군의 특성에 따른 변화 양상을 살펴본 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 舌苔는 胃氣에 의해서 생기므로 舌苔로 胃氣의 변화를 알 수 있다고 한 한의학 문헌에 따라 소화불량증과 舌苔 사이의 상관성을 살펴볼 필요성은 있었으나 이미 많은 연구가 진행된바있고, 설질의 색과 소화불량증 간의 연구된 바는 미비하여 본 연구에서는 설질의 색상과 소화불량증의 연관성을 살펴보는 연구의 필요성을 확인하였다. 또한 본 임상시험에 사용된 설 영상 촬영장치는 혀의 배면부 뿐만 아니라 혀 측면을 촬영할 수 있다는 특장점을 가지는 기기로, 혀 배면부에서 설질의 색상 값을 추출하는 본래의 방식에서 벗어나 혀 측면 영상을 이용하여 설질의 색상 값을 추출하였다. 측면 영상으로부터 색상 값을 추출한 이유로는 배면부에는 이끼처럼 생긴 舌苔가 덮고 있어 본연의 설질의 색상을 추출하기 어려움이 있고, 분석자의 영역 선정 방식에 따라 그 차이가 크게 나타나기 때문에 측면 영상을 이용하게 되었다.
- 모든 시험대상자들은 임상시험에 대한 충분한 설명을 받은 후에 시험대상자 동의서를 작성하였으며, 이후 시험담당자의 도움을 받아 인구학적 정보와 활력징후 등의 기본 조사항목 및 설문지를 작성하였다. 마지막으로 기기담당자 지도하에 설 영상을 4회 촬영한 후 심박변이도 측정을 끝으로 임상시험이 종료되었다. 임상시험 절차는 Fig.
- 또한 심박변이도 측정 전 신체활동을 삼가고 20동안 휴식을 취하도록 하였다. 모든 시험대상자들은 임상시험에 대한 충분한 설명을 받은 후에 시험대상자 동의서를 작성하였으며, 이후 시험담당자의 도움을 받아 인구학적 정보와 활력징후 등의 기본 조사항목 및 설문지를 작성하였다. 마지막으로 기기담당자 지도하에 설 영상을 4회 촬영한 후 심박변이도 측정을 끝으로 임상시험이 종료되었다.
- 15 Hz)는 대부분 교감신경의 작용이지만 부교감신경도 일부 작용하는 것으로 알려져 있고, 교감신경, 부교감신경의 균형상태 평가를 위해서 LF/HF ratio가 흔히 활용되고 있다14. 본 연구에서 사용된 주파수영역 분석지표는 total power(TP)를 포함한 very low frequency(VLF), low frequency(LF), high frequency(HF), normalized high frequency(HF norm), normalized low frequency(LF norm), LF/HF ratio 총 7종이며, HF와 LF 변수에 대해서 중점적으로 보고자하였다.
- 설질의 색상을 분석하기 위해, 舌苔가 적게 분포하는 설 측면을 측정한 영상을 사용하였다. 측면 영상의 R, G, B 값은 정면 영상에서 측정된 12개의 색상샘플을 기준으로 선형 보정하였고, RGB 색 공간에서 CIE L*a*b* 색 공간으로 변환을 수행하였다.
- 심박변이도 주파수영역 분석지표를 이용하여 만성 소화불량증과 건강대조군, 각 질환군과 건강대조군 간의 상관성을 살펴보기 위한 분석을 진행하였다. 분석한 결과를 살펴보면 건강대조군에 비해 만성 소화불량증군의 자율신경 억제 정도가 상대적으로 높음을 확인할 수 있었으나, 유의한 차이는 확인할 수 없었다.
- 심박변이도 측정은 심박수계(SA-6000, Medicore, Korea)를 이용하였으며, 심박변이도를 변동시킬 수 있는 다른 요인을 배제하기 위해 조용한 실내에서 시험대상자가 앉은 자세로 5분간 안정하며 환경에 적응한 후 시행하였다. 실험방법은 좌우 손목부위와 좌측 발목 부위에 각각 전극을 부착하고 5분간 측정하였다.
-
2. 연구방법
연구담당자는 설 영상 촬영 당일 시험대상자들이 연구에 참여하기 최소 4시간 전부터 식사와 이 닦기 등의 모든 구강활동을 하지 않도록 사전교육을 실시하였다. 또한 심박변이도 측정 전 신체활동을 삼가고 20동안 휴식을 취하도록 하였다.
대상 데이터
- 본 임상연구는 탐색적 관찰연구로, 2014년 10월부터 12월까지 경희대학교 부속 한방병원 한방 소화기내과에서 진행되었다. 2개월간 시험참가자 참여공고를 통해 모집된 소화불량증 환자 60명과 위장 장애가 없고 종합검진 상 특별한 이상이 없는 건강대조군 12명을 대상으로 임상연구를 수행하였다.
- 설질 색상에 성별이 미칠 영향을 고려하여 다중회귀분석을 통해 성별에 의한 요인이 보정된 군간 설진 색상 변수의 차이를 분석하였고, 사후분석으로 Tukey's honestly significant difference를 통해 다중 비교를 수행하였다. 기능성 소화불량과 위식도 역류질환, 만성 위염 중 2가지 이상의 질환을 동시에 포함하는 2명의 시험대상자와 혀 영상에 문제가 있어 설 지표 획득이 불가능한 1명의 시험 대상자의 경우 분석데이터에서 제외되었고 총 69건의 임상데이터가 분석에 사용되었다.
- 본 임상시험에는 기능성 소화불량증만을 모집하였다. 환자군은 위내시경을 비롯한 검사 상 증상을 설명할 수 있는 이상 소견이 없으면서 최소 24주 이상의 소화불량증을 앓아온 기능성 소화불량증 환자와 검사 상 기능성 소화불량증을 유발할 만한 만성 위염 환자 및 위식도 역류질환의 병소가 확인된 환자만을 모집하였으며, 질환에 따라 총 3개의 그룹으로 나뉘었다.
- 본 임상연구는 탐색적 관찰연구로, 2014년 10월부터 12월까지 경희대학교 부속 한방병원 한방 소화기내과에서 진행되었다. 2개월간 시험참가자 참여공고를 통해 모집된 소화불량증 환자 60명과 위장 장애가 없고 종합검진 상 특별한 이상이 없는 건강대조군 12명을 대상으로 임상연구를 수행하였다.
- 본 임상시험에는 기능성 소화불량증만을 모집하였다. 환자군은 위내시경을 비롯한 검사 상 증상을 설명할 수 있는 이상 소견이 없으면서 최소 24주 이상의 소화불량증을 앓아온 기능성 소화불량증 환자와 검사 상 기능성 소화불량증을 유발할 만한 만성 위염 환자 및 위식도 역류질환의 병소가 확인된 환자만을 모집하였으며, 질환에 따라 총 3개의 그룹으로 나뉘었다. 시험대상자의 선정 및 제외 기준은 Table 1과 같다.
데이터처리
- 3과 같이 3개의 영역에서 추출한 CIE L*, a*, b* 값의 평균을 계산하여 CIE L*, CIE a*, CIE b*를 도출하였다. 도출된 3개의 설진 색상 변수에 대하여 군 간의 비교분석을 실시하였다.
- 05로 하였다. 설질 색상에 성별이 미칠 영향을 고려하여 다중회귀분석을 통해 성별에 의한 요인이 보정된 군간 설진 색상 변수의 차이를 분석하였고, 사후분석으로 Tukey's honestly significant difference를 통해 다중 비교를 수행하였다. 기능성 소화불량과 위식도 역류질환, 만성 위염 중 2가지 이상의 질환을 동시에 포함하는 2명의 시험대상자와 혀 영상에 문제가 있어 설 지표 획득이 불가능한 1명의 시험 대상자의 경우 분석데이터에서 제외되었고 총 69건의 임상데이터가 분석에 사용되었다.
- 심박변이도 검사를 통해 주파수영역 분석지표를 획득하고 획득한 변수 7종을 이용하여 소화불량증과 건강대조군 간의 비교분석을 진행하였으며, 상관성을 살펴본 후 다음 단계로 기능성 소화불량과 건강대조군, 위식도 역류질환과 건강대조군, 만성위염과 건강대조군 간의 비교분석을 실시하였다.
- 설 영상 촬영장치로 혀의 측면을 촬영한 후 획득한 측면 영상으로부터 설질영역을 추출하였다. 추출한 영역의 CIE L*a*b* 색상 값을 이용하여 기능성 소화불량증과 건강대조군, 각 질환군과 건강대조군 간의 상관성을 살펴보기 위해 분석을 진행하였다.
성능/효과
- 성별 분포는 남성이 13명(18.1%), 여성이 59명(81.9%)으로 여성이 남성보다 46명 더 많았다.
- 2
- 3
- 15-0.4 Hz)는 순수한 부교감신경 작용으로 보고 LF(Low Frequency Density;0.04-0.
- 4. 건강대조군과 기능성 소화불량, 만성 위염군의 심박변이도 주파수영역 분석지표를 비교했을 때 유의한 차이를 보이는 변수는 없었으나, 위식도 역류질환에서는 HF가 통계적으로 유의한 차이를 보였다.
- 2. 기능성 소화불량군이 건강대조군에 비해 설질의 CIE L*a*b* 색상 값 모두 상대적으로 높게 나타났으나 통계적인 유의성은 없었다. 만성 위염군은 건강대조군에 비해 CIE a* 색상 값이 낮게 나타났으며, 건강대조군과 비교했을 때 淡白舌에 가까운 경향을 보였다.
- 1. 만성 소화불량증군이 건강대조군에 비해 설질의 CIE L*a*b* 색상 값이 모두 낮게 나타났으나, 군 간 유의한 차이는 없었다.
- 3. 만성 소화불량증군이 건강대조군에 비해 자율신경계의 전체적인 활동성과 교감신경 활동성이 감소되는 경향을 보였으나, 통계적으로 유의하지는 않았다.
- CIE b* 색상 값이 작게 나왔다는 결과에 대한 해석으로 위식도 역류질환군의 설질이 건강대조군의 설질 보다 육안으로 보다 붉게 보일 수 있으며 즉, 건강대조군의 혀보다 紅舌에 가깝다고 표현할 수 있다. 만성 위염군과 건강대조군 사이에는 CIE a* 색상 값이 유의한 차이를 보였으며, 이는 만성 위염군의 설질이 건강대조군의 설질보다 창백하여 淡白舌에 가깝다고 표현할 수 있다(Fig. 4).
- 기능성 소화불량군이 건강대조군에 비해 설질의 CIE L*a*b* 색상 값 모두 상대적으로 높게 나타났으나 통계적인 유의성은 없었다. 만성 위염군은 건강대조군에 비해 CIE a* 색상 값이 낮게 나타났으며, 건강대조군과 비교했을 때 淡白舌에 가까운 경향을 보였다. 위식도 역류질환군은 건강대조군에 비해 CIE b* 색상 값이 낮게 나타나 건강대조군에 비해 붉은 홍설에 가까운 경향을 보였다.
- 본 임상연구를 통해 기질적 질환이 없는 정상인의 설질 색상과 만성 소화불량증을 호소하는 환자들의 설질 색상을 비교한 결과 질환의 유무와 병성에 따라 설질 색상이 차이가 나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 환자들의 경우 건강하지 못한 장부기능과 장부를 구성하는 요소들의 불균형이 혀의 변화를 야기하고, 변화된 혀의 상태를 통해서 질병의 유무와 병성, 병위, 예후 등을 파악할 수 있는 한의학 이론과 일치하는 부분이었다.
- 심박변이도 주파수영역 분석지표를 이용하여 만성 소화불량증과 건강대조군, 각 질환군과 건강대조군 간의 상관성을 살펴보기 위한 분석을 진행하였다. 분석한 결과를 살펴보면 건강대조군에 비해 만성 소화불량증군의 자율신경 억제 정도가 상대적으로 높음을 확인할 수 있었으나, 유의한 차이는 확인할 수 없었다. 세부적으로 각 질환군과 건강대조군 간의 분석지표를 비교한 결과, 기능성 소화불량군과 만성 위염군에서는 유의한 결과를 획득할 수 없었으며, 위식도 역류질환군에서 유일하게 HF 변수의 통계적인 유의성을 확인할 수 있었다.
- 만성 소화불량증 환자 60명과 건강대조군 12명을 통해서 임상 유효성을 검증하기에는 턱없이 부족했을 것으로 사료되며 대규모 임상연구가 추가적으로 진행되어야 할 것이다. 세 번째로 소화불량증과 舌苔의 연관성이 높음에도 불구하고 舌苔의 색과 양을 살펴보지 않았다는 점이다. 舌苔는 胃氣에 의해서 생기므로 舌苔로 胃氣의 변화를 알 수 있다고 한 한의학 문헌에 따라 소화불량증과 舌苔 사이의 상관성을 살펴볼 필요성은 있었으나 이미 많은 연구가 진행된바있고, 설질의 색과 소화불량증 간의 연구된 바는 미비하여 본 연구에서는 설질의 색상과 소화불량증의 연관성을 살펴보는 연구의 필요성을 확인하였다.
- 분석한 결과를 살펴보면 건강대조군에 비해 만성 소화불량증군의 자율신경 억제 정도가 상대적으로 높음을 확인할 수 있었으나, 유의한 차이는 확인할 수 없었다. 세부적으로 각 질환군과 건강대조군 간의 분석지표를 비교한 결과, 기능성 소화불량군과 만성 위염군에서는 유의한 결과를 획득할 수 없었으며, 위식도 역류질환군에서 유일하게 HF 변수의 통계적인 유의성을 확인할 수 있었다. 건강대조군에 비해 기능성 소화불량군이 대체적으로 낮게 나타난 것은 선행연구 결과와 유사한 경향을 보였으나20, 질환별 비교한 결과는 본 임상연구와 상이한 결과를 보였다.
- 만성 위염군은 건강대조군에 비해 CIE a* 색상 값이 낮게 나타났으며, 건강대조군과 비교했을 때 淡白舌에 가까운 경향을 보였다. 위식도 역류질환군은 건강대조군에 비해 CIE b* 색상 값이 낮게 나타나 건강대조군에 비해 붉은 홍설에 가까운 경향을 보였다.
- 위식도 역류질환 환자의 상당수에서 미주신경장애가 동반되어 이것이 병리·생리적 요인이 될 것이라는 기존연구 결과들을 통해 위식도 역류질환군 내에서 부교감신경계의 활동에 대한 지표인 HF의 수치가 가장 낮게 나타난 결과에 대한 해석을 할 수 있었다. 질환군 사이의 분석지표 비교결과 기능성 소화불량군에 비해 만성 위염군과 위식도 역류질환군의 자율신경의 억제 정도가 상대적으로 높음을 확인할 수 있었다. 기능성 소화불량과 자율신경계 기능 이상에 대한 국내외 연구를 살펴보면 기능성 소화불량증 환자와 건강대조군 간의 자율신경계 기능을 비교하였을 때 실험군이 대조군보다 부교감신경의 기능이 저하되어 있다는 보고가 있으며21-23, 교감신경계만24 혹은 교감·부교감신경 모두 기능이 저하되어 있다는25 상이한 결과가 보고되고 있어 아직까지 뚜렷한 결론이 없는 상태이며26, 이는 증상 유발원인으로 심인성이 차지하는 비율이 만성 위염과 위식도 역류질환에 비해 기능성 소화불량군이 높다는 선행연구와는 반대되는 결과를 보여주어 이에 대한 추가적인 논의와 연구가 필요할 것으로 판단된다.
후속연구
- 세 번째로 소화불량증과 舌苔의 연관성이 높음에도 불구하고 舌苔의 색과 양을 살펴보지 않았다는 점이다. 舌苔는 胃氣에 의해서 생기므로 舌苔로 胃氣의 변화를 알 수 있다고 한 한의학 문헌에 따라 소화불량증과 舌苔 사이의 상관성을 살펴볼 필요성은 있었으나 이미 많은 연구가 진행된바있고, 설질의 색과 소화불량증 간의 연구된 바는 미비하여 본 연구에서는 설질의 색상과 소화불량증의 연관성을 살펴보는 연구의 필요성을 확인하였다. 또한 본 임상시험에 사용된 설 영상 촬영장치는 혀의 배면부 뿐만 아니라 혀 측면을 촬영할 수 있다는 특장점을 가지는 기기로, 혀 배면부에서 설질의 색상 값을 추출하는 본래의 방식에서 벗어나 혀 측면 영상을 이용하여 설질의 색상 값을 추출하였다.
- 질환군 사이의 분석지표 비교결과 기능성 소화불량군에 비해 만성 위염군과 위식도 역류질환군의 자율신경의 억제 정도가 상대적으로 높음을 확인할 수 있었다. 기능성 소화불량과 자율신경계 기능 이상에 대한 국내외 연구를 살펴보면 기능성 소화불량증 환자와 건강대조군 간의 자율신경계 기능을 비교하였을 때 실험군이 대조군보다 부교감신경의 기능이 저하되어 있다는 보고가 있으며21-23, 교감신경계만24 혹은 교감·부교감신경 모두 기능이 저하되어 있다는25 상이한 결과가 보고되고 있어 아직까지 뚜렷한 결론이 없는 상태이며26, 이는 증상 유발원인으로 심인성이 차지하는 비율이 만성 위염과 위식도 역류질환에 비해 기능성 소화불량군이 높다는 선행연구와는 반대되는 결과를 보여주어 이에 대한 추가적인 논의와 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 특정 실시기관과 특정 지역의 특성을 반영한 연구결과가 도출되었을 가능성이 있으며, 이는 향후 다기관 임상연구를 진행함으로써 해결이 가능하다고 판단된다. 두 번째, 통계적으로 유의한 결과를 획득하기에는 시험대상자의 수가 부족하다. 만성 소화불량증 환자 60명과 건강대조군 12명을 통해서 임상 유효성을 검증하기에는 턱없이 부족했을 것으로 사료되며 대규모 임상연구가 추가적으로 진행되어야 할 것이다.
- 두 번째, 통계적으로 유의한 결과를 획득하기에는 시험대상자의 수가 부족하다. 만성 소화불량증 환자 60명과 건강대조군 12명을 통해서 임상 유효성을 검증하기에는 턱없이 부족했을 것으로 사료되며 대규모 임상연구가 추가적으로 진행되어야 할 것이다. 세 번째로 소화불량증과 舌苔의 연관성이 높음에도 불구하고 舌苔의 색과 양을 살펴보지 않았다는 점이다.
- 본 연구의 결과는 설 영상 촬영장치의 콘텐츠 개발과 향후 진행될 설진 연구의 기초자료 및 참고자료로 활용될 수 있는 의미 있는 결과라고 사료된다. 물론 본 연구결과로는 임상에 활용하기에는 역부족하기 때문에 근거 마련을 위한 대규모 다기관 임상연구 혹은 자문가 협의와 같은 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 질환별 색상 값의 차이는 육안으로 관찰했던 혀의 변화를 설 영상 촬영장치를 통해 정량적으로 분석된 것으로, 한의학의 진단 개념에 부합하는 진단지표를 제시할 수 있음을 의미한다고 볼 수 있었다. 보다 심도 깊은 연구를 통해 검증할 필요가 있을 것으로 사료된다.
- 이러한 한계점에도 불구하고 본 연구에서는 만성 소화불량증 환자와 건강대조군을 대상으로 설질 색상 값과 심박변이도 주파수영역 분석지표를 비교분석하고 통계학적으로 비교적 유의한 결과를 얻어 질환별 혀와 자율신경계 변화의 경향성을 파악하고자 하였다. 본 연구의 결과는 설 영상 촬영장치의 콘텐츠 개발과 향후 진행될 설진 연구의 기초자료 및 참고자료로 활용될 수 있는 의미 있는 결과라고 사료된다. 물론 본 연구결과로는 임상에 활용하기에는 역부족하기 때문에 근거 마련을 위한 대규모 다기관 임상연구 혹은 자문가 협의와 같은 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 한계점으로는 첫 번째, 시험대상자를 모집함에 있어 단일 실시기관 소화기내과에서 진행됨에 따라 시험대상자 bias가 발생하였다. 특정 실시기관과 특정 지역의 특성을 반영한 연구결과가 도출되었을 가능성이 있으며, 이는 향후 다기관 임상연구를 진행함으로써 해결이 가능하다고 판단된다.
- 설 영상 촬영장치와 심박변이도는 소화불량증 환자 평가에 보조적인 진단도구로서 활용될 수 있을 것으로 생각되며, 이러한 정량적인 진단도구를 통해 한방진단의 객관성을 높이는 계기가 되기를 기대한다.
- 이러한 한계점에도 불구하고 본 연구에서는 만성 소화불량증 환자와 건강대조군을 대상으로 설질 색상 값과 심박변이도 주파수영역 분석지표를 비교분석하고 통계학적으로 비교적 유의한 결과를 얻어 질환별 혀와 자율신경계 변화의 경향성을 파악하고자 하였다. 본 연구의 결과는 설 영상 촬영장치의 콘텐츠 개발과 향후 진행될 설진 연구의 기초자료 및 참고자료로 활용될 수 있는 의미 있는 결과라고 사료된다.
- 본 연구의 한계점으로는 첫 번째, 시험대상자를 모집함에 있어 단일 실시기관 소화기내과에서 진행됨에 따라 시험대상자 bias가 발생하였다. 특정 실시기관과 특정 지역의 특성을 반영한 연구결과가 도출되었을 가능성이 있으며, 이는 향후 다기관 임상연구를 진행함으로써 해결이 가능하다고 판단된다. 두 번째, 통계적으로 유의한 결과를 획득하기에는 시험대상자의 수가 부족하다.
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