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문제 정의
- 호흡변이도의 국내 연구는 김 등12-14)에 의하여 심박변이도, 한열, POMS (Profile of mood states) 등과의 상관성 연구가 이루어졌으나 아직 초기 단계로 관련 연구가 미진한 상태이다. 이에 본 연구는 호흡 변이도에 관한 외국 연구 논문 리뷰를 통해 호흡변이도의 연구 방향과 임상에서의 활용 가능성을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 선정된 논문의 질환 및 주제를 감정, 정신과 질환, 한숨, 활동 4가지 범주로 분류하였다.
- 공황장애 환자의 호흡 패턴 연구에 관한 논문과 정신 심리적 상태와 호흡변이도의 관계를 연구한 논문, 정신분열증 환자의 호흡 변이도를 연구한 논문, 분리불안장애 아이들의 호흡 패턴 연구 논문, 걱정하는 동안과 명상에 따른 호흡 변이도 비교 논문들을 다루었다. 총 8편의 논문이 선정되었다.
- 한숨과 호흡변이도에 관한 논문을 살펴보았다. 정신적 스트레스 회복에 있어서의 한숨의 역할에 관한 논문과 집중하는 동안의 한숨의 패턴에 관한 논문, 정서와 연관하여 한숨의 발생에 관한 논문을 포함시켰다.
- 한숨과 호흡변이도에 관한 논문을 살펴보았다. 정신적 스트레스 회복에 있어서의 한숨의 역할에 관한 논문과 집중하는 동안의 한숨의 패턴에 관한 논문, 정서와 연관하여 한숨의 발생에 관한 논문을 포함시켰다. 총 6편의 논문이 선정되었다.
- 크게 두 분류인 정신활동과 신체활동으로 나누어 살펴보았다. 정신활동의 경우 선천성 중추 수면 저 환기 증후군에서 정신활동이 호흡에 미치는 영향을 연구한 논문과 정신적 활동이 심박과 호흡에 미치는 영향에 대한 논문을 포함 시켰다.
- 크게 두 분류인 정신활동과 신체활동으로 나누어 살펴보았다. 정신활동의 경우 선천성 중추 수면 저 환기 증후군에서 정신활동이 호흡에 미치는 영향을 연구한 논문과 정신적 활동이 심박과 호흡에 미치는 영향에 대한 논문을 포함 시켰다.
- 신체활동에 관한 논문으로는 활동량이 적은 그룹과 많은 그룹의 호흡변이도를 비교하는 논문을 포함시켰다. 총 3편의 논문이 선정되었다.
- 범 불안장애는 만성적인 걱정을 특징으로 하며, 마음챙김 명상은 범불안장애 환자의 과도한 걱정을 완화시킬 수 있는 방법으로 제시되어 왔다. 본 연구에서는 37명의 건강한 사람들을 대상으로, 8분 동안 안정상태에서의 호흡을 측정하였다. 그리고 11분 동안 청각적 스크립트를 무작위 순서로 들려줌으로써 걱정과 마음챙김 명상을 각각 유도하였다.
- 공황장애환자는 건강한 사람보다 호흡변이도가 크다는 연구들이 보고되었다. 따라서 이 연구에서는 공황장애, 주요 우울증, 월경 전 불쾌기분장애, 건강한 대조군 4개의 집단에서 기준점 호흡을 측정하였다. 그리고 5%, 7% 이산화탄소 흡입하는 2가지 상태 노출 후 호흡을 측정하였다.
- 호흡변이도의 증가와 한숨 등을 호흡의 비정상적인 지표로 삼았다. 26명의 공황장애 환자와 건강한 대조군의 일상의 신체적 활동과 호흡 부피, 시간, 호흡 변이도를 외래 모니터링 시스템으로 측정하였다. 그 결과 대조군은 대부분의 호흡 변수에서 일관적인 호흡 패턴을 보였으며 공황장애 환자 또한 호흡 시간, 부피, 변이도에서 이와 유사하였다.
- 그러나 분리불안장애에 관한 연구가 거의 이루어지지 않았으며 다른 불안 장애와의 구분에 대한 연구도 없다. 이 연구에서는 5∼14세의 49명의 분리불안장애 아이들과, 21명의 다른 종류의 불안 장애, 34명의 건강한 아이들은 대상으로 교감 부교감 활동, 심박수, 동맥압, 말초 저항의 심혈관계 지표, 총 호흡 시간, 분당 환기량, 1회 호흡량, 호기말 이산화탄소, 호흡변이도의 호흡 지표, 피부전기활동성, 불안 인식 증상의 자기보고를 시행하였다. 4분 동안 엄마와 분리된 후 다시 만나는 과정 동안 각 지표를 측정하였다.
- Wuyts R21)은 부정적인 성향을 가진 사람의 한숨이 어떻게 호흡에 영향을 끼치는지에 관한 연구를 진행하였다. 건강한 사람을 부정적인 감정 특성(negative affectivity NA)의 점수가 높은 그룹 45명과 낮은 그룹 30명의 자발적인 호흡을 한숨 전후에 한숨과 호흡 변이도를 10분간 측정하였다. 분당 환기량의 총 호흡변이도는 변동계수(coefficient of variation)를 지표로 삼았고, 상관 호흡 변이도는 자기상관성으로 수량화하였다.
- 호흡은 혈량 측정법(plethysmography)을 이용하여 호기 말 이산화탄소 분압, 동맥 산소 포화도를 측정하였다. 5명의 CCHS 아이들(8∼17세)과 5명의 대조군을 선정하여 5분 동안 휴식, 독서, 암산, 비디오 게임 시 호흡을 측정하였다. 정신 집중은 중추신경계에서 발생하며 호흡 복합계를 자극한다.
- 본 연구는 생리적 유연성과 호흡의 안정성을 평가하는 지표인 호흡 변이도에 관한 연구에 도움이 되고자 국외의 호흡 변이도에 관한 논문을 감정, 정신질환, 한숨, 활동 4가지로 분류하여 고찰하였다.
- 즉, 정신적 활동의 스트레스가 한숨과 연결되고 이것이 호흡변이도에 영향을 미친다. 활동과 호흡변이도와 관한 연구는 크게 정신활동과 신체활동으로 구분하였다. 정신적 집중은 다양한 강도의 작업을 수행하면서 호흡을 자극하며 개인 호흡 패턴을 유발하였다.
대상 데이터
- 논문은 Scopus, Science Direct, Pubmed에서 검색하였으며, 검색기간은 호흡변이도 관련 논문이 다양하게 발행되기 시작한 1990년 이후부터 2015년까지로 설정하여 검색하였다. 검색어는 호흡변이도의 뜻을 지닌 ‘respiratory variability’, ‘ventilatory variability’, ‘breathing variability’을 사용하였다.
- 검색어는 호흡변이도의 뜻을 지닌 ‘respiratory variability’, ‘ventilatory variability’, ‘breathing variability’을 사용하였다. 제목과 초록, 본문을 확인한 후, 임상적인 지표로 사용되지 않아 주제와 벗어나는 공학 분야 등을 제외하고, 해외논문 20편을 분석하였다.
- 감정이 호흡에 미치는 영향을 다룬 5편의 논문이 선정되었다.
- 공황장애 환자의 호흡 패턴 연구에 관한 논문과 정신 심리적 상태와 호흡변이도의 관계를 연구한 논문, 정신분열증 환자의 호흡 변이도를 연구한 논문, 분리불안장애 아이들의 호흡 패턴 연구 논문, 걱정하는 동안과 명상에 따른 호흡 변이도 비교 논문들을 다루었다. 총 8편의 논문이 선정되었다.
- 정신적 스트레스 회복에 있어서의 한숨의 역할에 관한 논문과 집중하는 동안의 한숨의 패턴에 관한 논문, 정서와 연관하여 한숨의 발생에 관한 논문을 포함시켰다. 총 6편의 논문이 선정되었다.
- 신체활동에 관한 논문으로는 활동량이 적은 그룹과 많은 그룹의 호흡변이도를 비교하는 논문을 포함시켰다. 총 3편의 논문이 선정되었다.
- Van Den Wittenboer G19)은 호흡 변이도와 정신심리 상태의 관계를 연구하였다. 162명의 어린이(9∼13세)의 호흡을 비 침습적으로 측정하고 심리 검사를 수행하였다. 구조 방정식 모델은 χ2=88.
- 그러나 대부분의 연구는 정신의학 치료를 하지 않은 경우에 국한되었고, 공황장애 호흡의 특징은 환자의 불안을 반영하기 때문에 건강한 대조군뿐 아니라 불안증 환자와의 비교 연구도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 연구대상을 공황장애 환자, 비 공황장애 불안증 환자 그리고 건강한 대조군으로 선정하였다. 호흡 지표는 호흡률, 호기말 이산화탄소 분압을 분석하였다.
- 호흡 변이도는 감정 상태에 영향을 받으며, 이는 한숨과 연결된다. 한숨과 호흡변이도에 관한 연구는 총 6편의 논문이 선정되었다. Vlemincx E23,32-35)은 5편의 논문을 통해 한숨과 호흡변이도 연관성을 보고하였다.
이론/모형
- 논문은 Scopus, Science Direct, Pubmed에서 검색하였으며, 검색기간은 호흡변이도 관련 논문이 다양하게 발행되기 시작한 1990년 이후부터 2015년까지로 설정하여 검색하였다. 검색어는 호흡변이도의 뜻을 지닌 ‘respiratory variability’, ‘ventilatory variability’, ‘breathing variability’을 사용하였다. 제목과 초록, 본문을 확인한 후, 임상적인 지표로 사용되지 않아 주제와 벗어나는 공학 분야 등을 제외하고, 해외논문 20편을 분석하였다.
- CCHS 환자의 비정상적인 호흡 패턴이 극심한 정신 집중으로 유발되는지 알아보는 실험을 하였다. 호흡은 혈량 측정법(plethysmography)을 이용하여 호기 말 이산화탄소 분압, 동맥 산소 포화도를 측정하였다. 5명의 CCHS 아이들(8∼17세)과 5명의 대조군을 선정하여 5분 동안 휴식, 독서, 암산, 비디오 게임 시 호흡을 측정하였다.
성능/효과
- 한숨 쉰 후에는 상관 변이도가 증가하였고, 한숨을 쉬지 않은 후에는 증감이 보이지 않았다. 즉, 한숨은 호흡계의 리세터(resetter)로 작용한다는 결론을 이끌어낼 수 있다. 그러나 NA로 살펴보면 NA가 높은 그룹이 더 특정하게 이러한 패턴을 보였다.
- 호흡률, 1회 호흡량 등의 반자동 지표는 각 수면 단계 마다 추출하여 계산되었다. 그 결과 공황장애 환자는 REM수면 동안 1회 호흡량의 불규칙함이 증가하였고, 5∼10초의 짧은 무호흡의 비율이 증가하였다. 공황장애 환자는 대조군에 비해 수면 시 호흡 장애의 비율이 높았다.
- 공황장애 치료를 받은 집단은 기준점의 호흡변이도가 의미 있게 변화되지 않았다. 즉 호흡변이도의 증가는 공황장애 환자의 중요한 특성이 될 수 있으며, 이산화탄소를 흡입한 상태는 공황 발작에 더 취약하다는 결론을 낼 수 있었다.
- A29)는 46명의 정신분열증 환자와 대조군을 대상으로 두 종류의 감정적인 내용을 담은 소리자극이 정신분열증 환자의 호흡에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 정신분열증 환자는 1차 휴식기와 백색잡음 노출시 대조군에 비해 높은 호흡률을 보였으며, 모든 기간에서 대조군에 비해 더 큰 호흡 깊이를 보였다. 2차 휴식기와 클래식 음악을 들을 때 더 큰 호흡의 깊이를 보였다.
- 즉 랜덤 변이도가 증가한 후 한숨이 유발되었고 한숨 후 상관 변이도가 증가하였다. 이 결과 호흡의 변이도의 상실이나 랜덤 변이도가 과도하게 발생하는 경우 한숨을 쉬는 것을 통해 상관 변이도를 유도한다는 것을 알 수 있었다.
- 작업은 앞선 연구와 동일하였으며 각각 무작위로 배정하여 6분 동안 시행하였다. 그 결과 집중 작업 시에는 호흡률의 총 변이도가 감소하였으며 암산 작업 시에는 총 변이도는 증가하였다. 그런데 암산 시 총변이도 증가는 상관 변이도 감소 및 랜덤 변이도 증가에 기인하였다.
- 그런데 암산 시 총변이도 증가는 상관 변이도 감소 및 랜덤 변이도 증가에 기인하였다. 따라서 정신적 스트레스는 랜덤 변이도를 증가시키고 지속적 집중은 총 변이도를 감소시킨다는 결론을 낼 수 있었다. 자발 한숨 비율은 정신적 부담과 집중하는 작업에서 회복할 때 증가하였으며, 자발한숨은 랜덤 호흡 증가시, 상관 호흡변이도를 유발하여 호흡을 재설정하는 역할을 하는 것으로 사료된다.
- 그렇기 때문에 정신적 스트레스 작업 후 한숨의 필요성이 본 연구에서 더 높았고 한숨이 적절한 시기에 유발되어 효과를 발휘할 수 있었다. 결론적으로 자발 한숨은 정신적 스트레스와 지속적인 집중 작업시 랜덤 변이도의 과도한 증가와 변이도의 감소를 제거하는 호흡 조절 역할을 수행한다. 또한 유발 한숨은 자발 한숨과 유사하게 생리적으로 적절한 순간에 호흡을 재설정하는 역할을 수행한다.
- 그러나 우울한 상상은 분당 환기량의 변이도를 감소시켰고, 두려운 상상은 호기말 이산화탄소와 호기 시간의 변이도를 증가시켰다. 이 논문은 감정과 호흡변이도에 분류된 논문과 중복되는 것으로 감정이 호흡 조절에 영향을 미치며 호흡 조절은 한숨을 통해 이루어 진다는 결론을 낼 수 있었다. 이상 Vlemincx E의 연구 의의를 종합하면 다음과 같다.
- 한숨은 생리학, 정신학적 리세터로 설명을 할 수 있으며, 정신심리학적으로는 한숨은 호흡의 조절을 회복하여 항상성을 유지하여 호흡계를 뒷받침하고 환경에 유연하게 반응한다. 그리고 생리학적으로 한숨은 항상성 역할을 수행하며 스트레스와 감정의 발생을 차분하게 회복시켜주는 것을 도와준다는 결론을 낼 수 있었다7,36).
- 이 연구는 두 가지 중요한 결과를 보여준다. 첫 째, HRV와 정신 작업 강도는 호흡 활동에 영향을 끼친다. 두 번째, 주파수대는 실험 상황과 개인의 호흡 패턴에 의존하며 호흡 활동에 영향을 받는다.
- 따라서 호흡연구 시 지각, 감정, 의식의 영향을 고려해야 한다. 정신 질환 역시 호흡에 영향을 미친다. 과호흡은 불안과 밀접한 관련성이 있기 때문에 불안 장애 증상과 중복되는 부분이 있음에도 불구하고, 최근 연구결과들은 과호흡은 공황장애의 감별 지표가 될 수 없다고 보고하였다.
- 한숨은 구조적인 호흡 변이도를 리셋하여 호흡 시스템을 안정화시킨다. 또한 한숨은 정신 집중 등의 스트레스 상황에서 호흡 변이도를 회복시킨다. 즉, 정신적 활동의 스트레스가 한숨과 연결되고 이것이 호흡변이도에 영향을 미친다.
- 또한 한숨은 정신 집중 등의 스트레스 상황에서 호흡 변이도를 회복시킨다. 즉, 정신적 활동의 스트레스가 한숨과 연결되고 이것이 호흡변이도에 영향을 미친다. 활동과 호흡변이도와 관한 연구는 크게 정신활동과 신체활동으로 구분하였다.
- 활동과 호흡변이도와 관한 연구는 크게 정신활동과 신체활동으로 구분하였다. 정신적 집중은 다양한 강도의 작업을 수행하면서 호흡을 자극하며 개인 호흡 패턴을 유발하였다. 신체 활동량 정도는 분당 환기량 변이도의 영향인자에 차이를 보였다.
- 정신적 집중은 다양한 강도의 작업을 수행하면서 호흡을 자극하며 개인 호흡 패턴을 유발하였다. 신체 활동량 정도는 분당 환기량 변이도의 영향인자에 차이를 보였다.
- 본 리뷰연구를 통해 호흡변이도가 생리학적 지표로 사용되며 다양한 조건의 영향을 받고 변화될 수 있음을 보고하였다. 이는 호흡변이도가 건강 지표로의 활용 가능성과 병리 상태의 진단에도 사용 될 수 있음을 의미한다.
- 정신적 스트레스를 받은 후 회복기에 유발 한숨과 자발 한숨을 측정하였다. 그 결과 sEMG의 증가, 랜덤 호흡변이도의 증가 후 자발 한숨이 발생하였으며, 자발 한숨을 쉬고 난 후에는 sEMG가 감소하고 상관 호흡변이도가 증가하였다. 반면, 유발 한숨 후에는 sEMG의 감소폭이 적었으며 랜덤 호흡변이도가 증가하였다.
후속연구
- 또한 부정적인 정신심리특성의 점수가 낮은 아이들은 높은 점수의 아이들보다 호흡 변이도가 높게 나타났다. 호흡 변이도가 불안과 같은 부정적 심리 특성을 반영하는 지표로 활용될 수 있을 것이다.
- 과호흡은 공황장애 환자의 공황발작의 한 원인으로 알려져 있으며, 많은 연구에서도 공황장애 환자의 휴식 시 이산화탄소는 낮게 보고되어왔다. 그러나 대부분의 연구는 정신의학 치료를 하지 않은 경우에 국한되었고, 공황장애 호흡의 특징은 환자의 불안을 반영하기 때문에 건강한 대조군뿐 아니라 불안증 환자와의 비교 연구도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 연구대상을 공황장애 환자, 비 공황장애 불안증 환자 그리고 건강한 대조군으로 선정하였다.
- 본 리뷰연구를 통해 호흡변이도가 생리학적 지표로 사용되며 다양한 조건의 영향을 받고 변화될 수 있음을 보고하였다. 이는 호흡변이도가 건강 지표로의 활용 가능성과 병리 상태의 진단에도 사용 될 수 있음을 의미한다. 감정과 연관된 개인의 정서적 상태와 정신적 스트레스로 인한 자율신경 장애, 신경 정신질환과 관련한 질환 등의 진단과 치료 경과에 활용할 수 있어 응용 범위가 광범위 하다.
- 그러나 대부분의 연구결과는 연구 대상이 공황장애 환자, 분리불안장애 환자에 편중되어있으며, 호흡변이도와 한의학적 생리 병리에 관한 연구가 거의 이루어지지 않았다. 따라서 향후 연구에서는 과호흡과 호흡변이도의 연구 대상을 건강군까지 확대함으로써 과호흡과 호흡변이도간 관계를 연구해야 하며, 호흡 변이도를 한의학으로 적용시킬 수 있는 연구를 하는 것이 바람직하다고 사료된다.
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