[논문]경두개 직류전류자극과 전산화 인지재활 프로그램이 뇌졸중 환자의 인지기능 및 우울감에 미치는 영향

안태규; 권혁철

doi:10.15268/ksim.2019.7.3.033

경두개 직류전류자극과 전산화 인지재활 프로그램이 뇌졸중 환자의 인지기능 및 우울감에 미치는 영향
The Effect of Transcranial Direct-Current Stimulation on Cognitive Function and Depression in Stroke Patient's through a Computerized Cognitive Rehabilitation Program 원문보기

Journal of the Korean Society of Integrative Medicine = 대한통합의학회지, v.7 no.3, 2019년, pp.33 - 40

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose : The purpose of this randomized controlled trial study was to examine the effect of transcranial direct current stimulation (tDCS) on cognitive function and depression in stroke patients. Methods : Thirty stroke patients were randomly divided into an experimental group (n = 15) and a control group (n = 15). The experimental group received tDCS while performing computerized cognitive rehabilitation programs, and the control group was provided with sham tDCS while operating the same programs. The 30-minute intervention was implemented five times per week for six weeks. To assess cognitive function before and after the intervention, the Neurobehavioral Cognitive Status Examination was conducted; the Beck Depression Inventory BDI was employed to assess depression. Results : The experimental group showed statistically significant increases in cognitive function and decreases in depression (p .05). Conclusion : The application of tDCS and computerized cognitive rehabilitation programs for stroke patients may positively affect their cognitive function and depression. Therefore, tDCS used with computerized cognitive rehabilitation programs is positively applicable to the enhancement of cognitive function in stroke patients and reduction of depression.

주제어

표/그림 (3)

표 Table 1. General characteristics of study subjects by group
표 Table 2. Comparing group cognitive function, depression
표 Table 3. Comparison of Changes in the cognitive function, depression Between Groups

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 동시에 적용한 실험군과 허위로 tDCS와 전산화 인지 재활프로그램을 적용한 뇌졸중 환자의 인지기능과 우울감에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 30명의 뇌졸중 환자를 실험군 15명과 대조군 15명으로 나누어 임의표본추출 하였다.
본 연구에서는 뇌졸중 환자를 대상으로 tDCS와 CoTas를 동시에 적용하여 인지기능, 우울감에 어떠한 영향을 미쳤는지에 대해 알아보았다. 뇌졸중 환자의 인지기능을 증진시키기 위한 방법으로 전산화 인지 재활프로그램을 적용하였는데 이는 클라이언트의 수준에 따라 난이도 조절이 가능하며 다양한 프로그램을 통해 흥미를 유발하여 참여도를 높이는 장점을 가지고 있다(Zoltan, 2007).
이처럼 뇌졸중 환자의 경우 인지장애는 우울감과 밀접한 관계가 있으므로(Hackett & Anderson, 2005), 이를 동시에 증진 시킬 수 있는 프로그램이 필요하다. 이에 본 연구에서는 tDCS와 전산화 인지 재활 프로그램을 동시에 적용하여 뇌졸중 환자의 인지기능 및 우울감에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다.

제안 방법

본 연구는 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 동시에 적용한 실험군과 허위로 tDCS와 전산화 인지 재활프로그램을 적용한 뇌졸중 환자의 인지기능과 우울감에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 30명의 뇌졸중 환자를 실험군 15명과 대조군 15명으로 나누어 임의표본추출 하였다. 각 집단의 중재 전과 후의 NCSE를 이용해 인지기능을 평가하였고, 우울감은 BDI를 통해 알아보았다.
두군 모두 전산화 인지재활 프로그램으로 CoTras 시스템 중 주의력, 기억력, 시운동 협응력과 실행기능을 대표하는 프로그램을 이용하여 실험군에서는 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 대조군에서는 허위 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 환자의 흥미와 난이도를 고려하여 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 30분 동안 동시에 적용하였다. tDCS는 실험군 대조군 모두에게 주 5회 30분씩 6주간 적용하였으며, 대조군에서는 tDCS적용 후 대상자가 알 수 없도록 하여 10초 후에 자극을 중단하였다. 전산화 인지재활 프로그램은 각 회당 30분씩 6주간 주 5회 실시하였다.
30명의 뇌졸중 환자를 실험군 15명과 대조군 15명으로 나누어 임의표본추출 하였다. 각 집단의 중재 전과 후의 NCSE를 이용해 인지기능을 평가하였고, 우울감은 BDI를 통해 알아보았다. 그 결과 두 그룹 모두 인지기능의 증진과 함께 우울감의 감소를 보였으며, 그룹간 차이를 비교한 결과 인지기능과 우울감이 유의한 차이를 보였으며, 실험군에서더 많은 차이를 나타내었다.
대상자 선정 기준에 따라 총 30명의 연구 대상자를 선별하였으며, tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 병행하여 시행한 실험군 15명과 허위 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 시행한 대조군 15명으로 임의표본 추출하여 나누었다.
두 집단에 대한 각각의 치료 중재를 실시하기 전 인지기능, 우울감에 대한 동질성을 확인한 후 치료 중재를 실시하였다. 측정은 중재 전(pre)과, 6주간의 중재 후(post)에 측정 하였다.
두군 모두 전산화 인지재활 프로그램으로 CoTras 시스템 중 주의력, 기억력, 시운동 협응력과 실행기능을 대표하는 프로그램을 이용하여 실험군에서는 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 대조군에서는 허위 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 환자의 흥미와 난이도를 고려하여 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 30분 동안 동시에 적용하였다. tDCS는 실험군 대조군 모두에게 주 5회 30분씩 6주간 적용하였으며, 대조군에서는 tDCS적용 후 대상자가 알 수 없도록 하여 10초 후에 자극을 중단하였다.
전산화 인지재활 프로그램은 각 회당 30분씩 6주간 주 5회 실시하였다. 또한 두군 모두 병원에서 시행하는 작업치료 및 물리치료를 각 30분씩 매일 실시하였다.
본 연구에서 사용한 전산화 인지재활 프로그램인 CoTras(CoTras, Netblue, Korea)는 기억력 훈련, 시지각훈련, 지남력 훈련, 기타 프로그램을 포함한 총 5개의 영역으로 구성되어 있으며, 일대일 매칭 방식으로 컨트롤러 입력장치에 O, X 버튼으로 환자가 반응하고, 다중 선택형 일 경우에는 번호 버튼과 화살표를 이용하여 맞는 것을 선택하도록 하였다. 훈련 프로그램은 선행연구의 결과(Kim, 2011)를 토대로 시지각과 인지 기능의 향상이 나타낸 바 있는 하위 프로그램 중 시-운동 협응력과 실행 기능을 대표하는 프로그램과 주의력, 기억력의 프로그램으로 선택하여 진행하였다.
, USA)을 이용하였으며 FDA 인증을 통과하여 인증된 제품을 이용하였다. 본 연구의 전극의 위치는 Boroojerdi 등(2001)의 연구에서 앞이마옆에 적용 시 인지기능의 향상을 보였다는 연구를 근거로 양극은 왼쪽 dorsolateral prefrontal cortex(DLPFC)에 부착하였으며, 음극은 오른쪽 dorsolateral prefrontal cortex(DLPFC)의 자극 부위에 스트랩으로 감아서 고정되도록 하였다. 실험군에서의 자극 변수인 강도와 기간은 Iyer 등(2005)의 연구에서 안정성이 확인된 1 mA로 20분 동안 적용하였다.
식염수를 흡수하는 스펀지 전극(5×7 ㎝)을 두피에 부착하여 전류가 흐르도록 하였고, 밴드를 이용하여 고정하였다.
본 연구의 전극의 위치는 Boroojerdi 등(2001)의 연구에서 앞이마옆에 적용 시 인지기능의 향상을 보였다는 연구를 근거로 양극은 왼쪽 dorsolateral prefrontal cortex(DLPFC)에 부착하였으며, 음극은 오른쪽 dorsolateral prefrontal cortex(DLPFC)의 자극 부위에 스트랩으로 감아서 고정되도록 하였다. 실험군에서의 자극 변수인 강도와 기간은 Iyer 등(2005)의 연구에서 안정성이 확인된 1 mA로 20분 동안 적용하였다. 한편 허위-위약군의 전극의 양극,음극위치는 실험군과 모두 동일하게 적용 하고 10초 후에 자극을 중단하였다, 그러나 대상자들 모두 중재가 끝나는 30분이 경과하기까지 전극자극 상태를 알수 없도록 하였다.
이러한 기전에 의해 좌측 전전두엽에 양극 자극으로 활성도를 높이고 우측 전전두엽에 음극 자극으로 활성을 낮추어 좌우 두뇌의 균형을 맞추는 방법들이 주로 시행되고 있다(Brunoni 등,2011). 이에 본 연구에서도 이와 유사하게 tDCS를 좌측에 양극의 자극을 제공하고, 우측에 음극을 제공하였다.
tDCS는 실험군 대조군 모두에게 주 5회 30분씩 6주간 적용하였으며, 대조군에서는 tDCS적용 후 대상자가 알 수 없도록 하여 10초 후에 자극을 중단하였다. 전산화 인지재활 프로그램은 각 회당 30분씩 6주간 주 5회 실시하였다. 또한 두군 모두 병원에서 시행하는 작업치료 및 물리치료를 각 30분씩 매일 실시하였다.
두 집단에 대한 각각의 치료 중재를 실시하기 전 인지기능, 우울감에 대한 동질성을 확인한 후 치료 중재를 실시하였다. 측정은 중재 전(pre)과, 6주간의 중재 후(post)에 측정 하였다. 또한, 초기 평가와 재평가는 연구의 일관성을 유지하기 위해 1인의 연구자에 의해 시행하였으며, 중재 프로그램을 실시한 작업치료사는 평가를 시행하지 않았다.
실험군에서의 자극 변수인 강도와 기간은 Iyer 등(2005)의 연구에서 안정성이 확인된 1 mA로 20분 동안 적용하였다. 한편 허위-위약군의 전극의 양극,음극위치는 실험군과 모두 동일하게 적용 하고 10초 후에 자극을 중단하였다, 그러나 대상자들 모두 중재가 끝나는 30분이 경과하기까지 전극자극 상태를 알수 없도록 하였다.
본 연구에서 사용한 전산화 인지재활 프로그램인 CoTras(CoTras, Netblue, Korea)는 기억력 훈련, 시지각훈련, 지남력 훈련, 기타 프로그램을 포함한 총 5개의 영역으로 구성되어 있으며, 일대일 매칭 방식으로 컨트롤러 입력장치에 O, X 버튼으로 환자가 반응하고, 다중 선택형 일 경우에는 번호 버튼과 화살표를 이용하여 맞는 것을 선택하도록 하였다. 훈련 프로그램은 선행연구의 결과(Kim, 2011)를 토대로 시지각과 인지 기능의 향상이 나타낸 바 있는 하위 프로그램 중 시-운동 협응력과 실행 기능을 대표하는 프로그램과 주의력, 기억력의 프로그램으로 선택하여 진행하였다.

대상 데이터

본 연구는 2018년 10월 22일부터 2018년 11월 30일까지 6주 동안 부산광역시 소재한 재활병원에서 전산화단층활영(computed tomography; CT)이나 자기공명영상촬영(magnetic resonance imaging; MRI)에 의해 뇌졸중을 진단받고 6개월 경과 되고 입원 중인 뇌졸중 환자 중 한국형 간이 정신상태 검사(Korean Mini- Mental StateExamination; MMSE-K) 점수가 24점 이상인 자, 경두개직류전류자극(transcranial direct current stimulation;tDCS)를 경험해본 적이 없는 자, 머리에 금속물질을 삽입하지 않은 자, 컴퓨터를 이용한 인지재활훈련 경험이 없는 자, 백내장, 녹내장 증 안과 질환으로 시력에 큰 결함이 없는 자, 동의서에 서명할 수 있는 의지가 있는 자로 이 연구의 목적과 취지에 대해 이해하고 서면으로 참여하겠다고 동의한 환자를 대상으로 임의표본 추출하였다.
전류의 발생은 직류를 발생시키는 EldithDC-STIMULATOR MR(Neuroconn GmbH, Ilmenau,Germany)를 이용하였으며 5×7cm 크기의 자기장 내에서 호환되는 스펀지 전극(EL508, Biopac System Inc., USA)과 전선(LEAD108, Biopac System Inc., USA)을 이용하였으며 FDA 인증을 통과하여 인증된 제품을 이용하였다.

데이터처리

0을 이용하여 분석하였다. 대상자의 일반적인 특성은 교차검정과 독립t검정을 통해 분석하였으며, Shapiro-Wilk를 사용하여 정규성 검정을 하였다. 실험군과 대조군의 치료 중재 전과 후의 변화를 각각 비교하기 위하여 대응표본 t검증(pairedt-test)을 실시하였고, 실험군과 대조군의 집단 간 변화를 비교하기 위하여 독립표본 t검증(Independent two-samplet-test)을 실시하였다.
대상자의 일반적인 특성은 교차검정과 독립t검정을 통해 분석하였으며, Shapiro-Wilk를 사용하여 정규성 검정을 하였다. 실험군과 대조군의 치료 중재 전과 후의 변화를 각각 비교하기 위하여 대응표본 t검증(pairedt-test)을 실시하였고, 실험군과 대조군의 집단 간 변화를 비교하기 위하여 독립표본 t검증(Independent two-samplet-test)을 실시하였다. 통계학적 유의수준은 ɑ는 .

이론/모형

뇌졸중 환자의 인지 상태를 검사하기 위해 신경행동학적 인지 상태 검사(Neurobehavioral Cognitive StatusExamination; NCSE)를 이용하였다. 1987년 Kiernan 등이 미국에서 개발한 인지 상태의 선별 검사로서 주의 집중력, 의식수준, 지남력의 일반적 3가지 항목과 구성, 언어, 기억, 계산, 논리적 사고를 포함하여 5가지의 주요인지 기능 영역들로 구성되어 있는 평가 도구이다(Oh 등, 1996).
본 연구에서는 우울 정도를 알아보기 위해 Beck 우울척도 검사(Beck Depression Inventory; BDI)를 이용하였다. 1961년 Beck에 의해 개발된 척도로 우울의 증상 정도에 대한 질문에 답함으로써 심리상태를 수량화할 수 있는 평가 도구이다(Hahn 등, 1986).

성능/효과

각 집단의 중재 전과 후의 NCSE를 이용해 인지기능을 평가하였고, 우울감은 BDI를 통해 알아보았다. 그 결과 두 그룹 모두 인지기능의 증진과 함께 우울감의 감소를 보였으며, 그룹간 차이를 비교한 결과 인지기능과 우울감이 유의한 차이를 보였으며, 실험군에서더 많은 차이를 나타내었다. 이에 본 연구의 결과는 tDCS의 적용이 뇌졸중 환자의 인지기능과 우울감에 긍정적으로 작용한 것을 의미한다.
본 연구 결과 tDCS와 전산화 인지재활 프로그램을 동시에 적용한 뇌졸중 환자의 경우 전산화 인지재활프로그램만을 적용한 대조군에 비해 유의하게 인지기능 증진 및 우울감이 감소되었다. 이러한 연구결과는 Bae 등(2012)의 연구에서 tDCS와 전산화 인지훈련(CCT)을 동시에 적용한 그룹에서 새로운 정보의 부호화와 일화기억(episodic memory)을 담당하는 뇌 부위가 활성화하였다는 연구결과가 본 연구를 뒷받침하며, 이러한 연구결과는 본 연구에서 tDCS와 전산화 인지프로그램을 동시에 적용한 그룹에서 인지기능의 유의하게 더 많이 증가한 결과와 유사하다.
본 연구에서 우울감의 경우 대조군에 비해 실험군에서 더 많이 감소하였다는 결과를 보였다. 우울장애의 경우 병태생리학적으로 좌뇌와 우뇌의 불균형으로 발생한다고 알려져 있는데, 일반적으로 좌뇌의 DLPFC의 활성 저하 및 우뇌의 DLPFC의 과도한 활성으로 인해 생긴다고 알려져 있다(Grimm 등, 2008).
그 결과 두 그룹 모두 인지기능의 증진과 함께 우울감의 감소를 보였으며, 그룹간 차이를 비교한 결과 인지기능과 우울감이 유의한 차이를 보였으며, 실험군에서더 많은 차이를 나타내었다. 이에 본 연구의 결과는 tDCS의 적용이 뇌졸중 환자의 인지기능과 우울감에 긍정적으로 작용한 것을 의미한다. 이는 뇌졸중 환자의 인지기능과 우울감의 감소를 동시에 시킬 수 있는 방법으로 tDCS의 적용이 중요한 하나의 방법이 될 것으로 사료된다.
중재 전 실험군과 대조군 사이의 일반적 특성에 대한 동질성 검증을 실시한 결과 통계학적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>.05)
중재 전 실험군과 대조군의 동질성 검증을 위해 인지기능과 우울감을 비교해 본 결과 두 집단 간에 유의한 차이가 없었고(p>.05), 집단 내에서 중재 전과 후를 비교한 결과, 실험군과 대조군 모두 유의한 차이를 보였다(p>.05)(Table 2).
중재 후 실험군과 대조군의 인지기능과 우울감을 비교한 결과, 두 집단 간의 인지기능과 우울감은 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05)(Table 3).

후속연구

그러므로 본 연구에서 사용한 경두개 직류자극과 전산화 인지재활 프로그램은 뇌졸중의 증상 중의 하나인 우울감의 감소에 영향을 미칠 수 있다고 볼 수 있으며,이러한 연구 결과는 Hyun(2016)의 연구에서 뇌졸중 환자에게 4주간 주 4회 총 16회기 30분간 전산화 인지재활 프로그램을 적용하여 우울감의 감소를 보였다는 것과 일치한다. 본 연구의 제한점으로는 연구 대상자 수의 제한으로 연구 결과를 일반화하기 어려우며 또한, 인지기능의 증진과 우울감의 감소가 환자의 전반적인 삶에 어떠한 영향을 미치는지 알아보지 못하였다. 이에 앞으로의 연구에서는 연구 결과를 일반화하기 위해 많은 환자를 대상으로 연구가 필요하며, 환자의 전반적인 삶의 증진을 위해 인지기능, 우울감 뿐만 아니라 다른 요소에 대한 연구가 이루어질 필요가 있을 것으로 사료된다.
이에 본 연구의 결과는 tDCS의 적용이 뇌졸중 환자의 인지기능과 우울감에 긍정적으로 작용한 것을 의미한다. 이는 뇌졸중 환자의 인지기능과 우울감의 감소를 동시에 시킬 수 있는 방법으로 tDCS의 적용이 중요한 하나의 방법이 될 것으로 사료된다.
본 연구의 제한점으로는 연구 대상자 수의 제한으로 연구 결과를 일반화하기 어려우며 또한, 인지기능의 증진과 우울감의 감소가 환자의 전반적인 삶에 어떠한 영향을 미치는지 알아보지 못하였다. 이에 앞으로의 연구에서는 연구 결과를 일반화하기 위해 많은 환자를 대상으로 연구가 필요하며, 환자의 전반적인 삶의 증진을 위해 인지기능, 우울감 뿐만 아니라 다른 요소에 대한 연구가 이루어질 필요가 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뇌졸중 후 우울의 부정적 영향은?	인지기능의 문제뿐만 아니라 뇌졸중 환자의 정서장애의 문제로는 불안, 우울, 흥분과 같은 문제들도 발생한다(Yoo & Ahn, 2009). 뇌졸중 후 우울은 기능적 회복의 저하, 입원 기간의 연장, 피로와 무능력함의 증가 및 재활 동기의 감소, 기능적 능력의 감소, 직업으로 복귀의 어려움과 같은 다양한 문제점을 가지게 된다(Han 등, 2011). 뇌졸중 환자의 인지 손상은 뇌졸중 환자의 우울감과 삶의 질에 중요한 예측 요소가 됨으로(Nys 등, 2006), 인지 기능의 회복을 통한 우울의 문제를 해결하는 것이 필요하다.
	전산화 인지 재활 프로그램의 특징은?	또 다른 접근법은 컴퓨터를 이용하여 클라이언트의 수준과 난이도에 맞춰 조절하는 방법인 전산화 인지 재활 프로그램이 있다(Cho 등, 2012). 전산화 인지 재활 프로그램의 경우 기존의 전통적 인지 재활프로그램에 비해 훈련된 자료가 자동적으로 저장되어, 클라이언트의 훈련 결과의 정확한 분석을 통해 클라이언트에게 적합한 훈련 프로그램을 제공 하며, 난이도를 조절 할 수 있다. 이러한 즉각적인 피드백과 난이도 조절을 통해 클라이언트의 참여와 흥미를 높일 수 있는 장점이 있다(Kim, 2011).
	작업 기억력과 주의력에 대한 인지능력의 저하가 있는 우울증을 가지고 있는 환자에게 어떤 종류의 전전두엽 tDCS 자극이 효과가 있는가?	또한 Boggio 등(2008)의 연구 결과에 의하면 후두엽의 tDCS 자극과 허위 tDCS 자극 보다 전전두엽 tDCS 자극이 더 유의한 효과가 있다고 보고하였다. 특히 인지기능 중, 작업 기억력(working memory)과 주의력(attention)에 대한 인지능력의 저하가 있는 우울증을 가지고 있는 환자에서 좌측 배외측 전전두엽(dorsolateral prefrontal cortex ; DLPFC)를 양극자극을, 우측 배외측 전전두엽 DLPFC를 음극자극으로 자극한 결과 인지기능의 개선 효과가 있었다고 보고 하였다(Boggio 등, 2007; Mulquiney 등, 2011; Ohn 등, 2008; Wolkenstein & Plewnia, 2013).

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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