2019. 11. 27. 21:05ㆍPaper Review
파킨슨병은 운동 및 비운동성 증상을 야기하며 환자의 삶에 커다란 영향을 미치는 퇴행성 노인질환 중 하나입니다. 최근에는 웨어러블 장비의 발달로 인해 병의 증상을 객관적으로 정량화하고자 하는 시도들이 있습니다. 그래서 파킨슨병의 이상운동증상을 정량화하는 방법은 어떤 것들이 있는지 알아보고자 합니다.
파킨슨병은 뇌의 흑질에 분포하는 도파민 신경 세포의 소실로 운동장애를 초래하는데 초기에는 손이나 팔의 떨림이 나타나고 병의 진행에 따라 경직, 느린 운동, 자세불안정 등의 증상이 나타납니다. 대표적으로 운동완서(Bradykinesia), 경직(Rigidity), 보행동결(freezing of gait), 진전(Tremor)이 있습니다.
운동완서(Bradykinesia)의 정량화 연구는 대부분 유사한 방법을 사용했는데 각속도센서를 이용해 환자의 움직임에 대한 각속도와 각도를 산출한 후 환자의 UPDRS(Unified Parkinson’s disease Rating Scale) 점수와 비교 분석하였습니다.
경직(Rigidity)을 이용한 파킨슨병 정량화 연구들은 대부분 로드셀과 가변저항을 기반으로 했습니다. 이를 측정하기 위해 환자에게 수동적으로 힘을 가하여 환자의 손목관절의 점탄성을 측정하거나 각속도/가속도 센서를 이용해 손목운동의 속도 및 각도를 측정합니다.
보행동결(freezing of gait)은 3차원 모션 인식을 통해 파킨슨병 정량화하는 방법이 있습니다. 개발한 웨어러블 시스템을 통해 느린 보행, 자세 불안정, 보행속도 총 세 영역으로 나누어 환자의 상태를 측정합니다. 선형 가속도계를 이용해 피험자의 이동 중 동결을 감지하여 파킨슨병의 정량화가 가능해졌으며 실제로 임상적인 응용과 연구에 활용 가능함이 증명되었습니다.
파킨슨병 환자의 경우 손과 같은 신체를 비정상적으로 떠는 진전 현상을 가지고 있으며 손의 경우 4—6H의 규칙적인 떨림을 가집니다. 이러한 규칙성은 병을 진단하기에 좋은 특징이 됩니다. 진전(Tremor)을 측정하는 방법은 뇌전도, 근전도 신호를 이용하거나 각속도센서를 이용하는 방법이 있습니다. 근전도 신호는 진전뿐만 아니라 다른 이상 운동성을 측정할 때도 사용되는데 이는 근육의 비정상적인 움직임을 객관적이고 정확하게 판단할 수 있기 때문입니다.
나선 그리기 또한 파킨슨병과 같은 운동성장애의 활동 떨림을 검사하는 방법으로 많이 사용됩니다. 피험자가 종이에 그린 나선 그림을 Hewlett-Packard scanner로 스캔 하여 진전의 진폭 계산을 합니다. 연속 회전 각도의 함수는 일정한 각도로 그려진 나선형의 선을 따라 그린 선에 대응하는 ‘best-fit spiral-curve’를 뺀 진공 신호로 계산됩니다. 이 때 극 각 0～1808도 사이의 최대 크기의 떨림 진폭이 진의 진폭으로 결정되는 것입니다. 추가적인 분석을 통해 산출 된 결과는 진전을 평가하는 척도 중 하나인 Bain and Findley rating과의 회귀 분석결과 실제 임상 결과와 높은 관계성이 증명되었습니다.
파킨슨병 환자마다 이상운동증상의 차이 때문에 정량화의 정확성을 높이기 위해 여러 운동이상 증상을 복합적으로 사용해 병을 정량화한 연구들도 있습니다. 추가적으로 스마트폰에 내장된 센서를 이용해 신호에 따른 환자의 운동 반응 속도와 화면의 두드림을 지시함으로 두드림 속도에 따른 환자의 서동증을 측정하는 방법이 있습니다.
운동증상에 따른 정량화 방법을 조사하였을 때 국내 연구에서는 운동완서를 기반으로 파킨슨병을 정량화한 연구가 가장 많았습니다. 해외 연구는 방법론적인 측면에서 국내 연구 방법과 크게 다르지 않았지만 측정 방법의 추세는 차이가 있었습니다. 신체 움직임, 두드리기 등을 다양한 방법을 기반으로 한 논문을 볼 수 있었으며, 가속도센서와 각속도센서를 함께 사용하여 환자의 운동성을 측정하는 방법이 가장 많았습니다.
"지속적인 모니터링을 위해서는 환자 스스로 사용할 수 있는 정량화 장비가 필요한데, 상대적 으로 스마트폰을 활용한 연구가 적었습니다. 일반인에게 접근성이 높고 사용이 편리한 환경을 활용한 정량화 방법 및 이에 대한 연구가 중요할 것으로 사료됩니다."