두피 침술 전전두엽 피질 반응 향상을 위한 이중 작업 보행 동기화

Jun Su; Yuanyuan Guo; Biyi Zhao; Yongchun Jiang; Xi Qin; Meilian Zhong; Dathan Nevin Dychingco Leung; Junxiao Yin; Qiang Lin; Ke Chen

doi:10.3791/66944

방법 논문

두피 침술 전전두엽 피질 반응 향상을 위한 이중 작업 보행 동기화

DOI:

10.3791/66944

⸱

2024년 8월 9일

Jun Su¹ , Yuanyuan Guo² , Biyi Zhao³ , Yongchun Jiang²^,⁴^,⁵ , Xi Qin⁶ , Meilian Zhong²^,⁴^,⁵ , Dathan Nevin Dychingco Leung⁷ , Junxiao Yin⁸ , Qiang Lin^*⁴ , Ke Chen^*⁹

¹Department of Orthopaedics, Anshun Hospital of Traditional Chinese Medicine, ²The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, ³School of Traditional Chinese Medicine, Jinan University, ⁴Department of Rehabilitation Medicine, The Seventh Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, ⁵Guangzhou Medical University, ⁶Panzhihua Central Hospital, ⁷Department of Physical Therapy, College of Rehabilitation Sciences, University of Santo Tomas, ⁸Clinical Medical College of Acupuncture and Rehabilitation, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, ⁹Department of Spine Surgery, Zhongshan Torch Development Zone People's Hospital

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 프로토콜은 두피 침술의 표준화된 절차를 보여주며, 운동-인지 이중 과제 및 운동-인지 이중 과제를 동기화합니다. 이는 중국과 서양 통합 의학의 새롭고 효과적인 비약물 치료의 임상 탐구에 중요한 참고 자료를 제공할 수 있습니다.

초록

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연구에 따르면 운동-인지 이중 작업은 운동/인지 기능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 그러나 운동-인지 이중 작업의 치료 효과는 여전히 제한적입니다. 이중 작업 성능을 향상시키는 방법이 이 문제를 해결하는 열쇠입니다. 두피 침술은 두피의 대뇌 피질 기능의 해당 투영 영역을 침술하여 뇌 유래 질환을 치료하기 위한 중국 전통 의학의 비약물적 중재 방법입니다. 연구에 따르면 두피 침술은 신경 손상과 인지 기능 장애를 개선하는 데 도움이 되며 중추 신경계 질환에서 신경 보호 기능을 합니다. 그러나 운동-인지 이중 과제와 두피 침술의 시너지 효과에 대해 논의한 관련 연구는 없다. 따라서 이 프로토콜은 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제 및 운동-인지 이중 과제의 표준화된 작동을 입증하고 무작위 교차 시험을 통해 건강한 피험자를 대상으로 이 두 과제의 차이점을 비교하는 것을 목표로 합니다. 이 프로토콜은 초기에 두피 침술의 운동 - 인지 이중 작업이 인지 성능, 보행 조절 및 피질 뇌 기능에 미치는 영향 기전을 밝혔으며, 이는 중국 및 서양 통합 의학의 새롭고 효과적인 비약물 치료의 임상 탐구를 위한 새로운 아이디어와 이론적 기초를 제공할 수 있습니다.

서론

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운동-인지 이중 과제는 운동 과제와 인지 과제의 동기 실행을 의미하며, 운동 체계와 인지 체계 모두의 동기 참여를 필요로 합니다 ^1,2. 연구에 따르면 단일 운동 작업/인지 작업과 비교했을 때 운동-인지 이중 작업은 운동/인지 기능을 크게 향상시킬 수 있습니다 ^3,4. Anson et ^al.5은 20명의 파킨슨병 환자를 무작위로 단일 과제 그룹(보행 및 인지 훈련을 순차적으로 진행)과 이중 과제 그룹(보행 및 인지 훈련을 동시에 수행)으로 나누어 8주간의 재활 훈련을 실시했습니다. 그 결과, 두 그룹 모두 Movement Disorder Society-Unified Parkinson's Disease Rating Scale의 운동 하위 척도 점수를 유의하게 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다. 그럼에도 불구하고 이중 작업 그룹은 더 큰 감소를 보였으며 운동 성능의 향상은 최소 4주 동안 지속될 수 있었습니다. Shah 등6은 224명의 노인 공동체 구성원^{을 무작위로} 신체 운동 그룹, 컴퓨터 인지 훈련 그룹, 운동 인지 훈련 그룹, 빈 대조 그룹으로 나누어 16주간의 재활 훈련을 실시했다. 모든 피험자는 훈련 전후에 양전자 방출 컴퓨터 단층 촬영 스캔을 받았습니다. 그 결과, 다른 세 그룹에 비해 운동인지 훈련 그룹은 언어 기억 기능이 향상되고 좌측 감각 운동 피질의 뇌 포도당 대사가 크게 증가한 것으로 나타났습니다. 더욱이, 이 뇌 영역에서 더 높은 뇌 포도당 대사는 향상된 언어 기억과 긍정적인 상관관계가 있었으며, 이는 운동-인지 훈련의 특정 조합이 인지를 개선하고 뇌 포도당 대사를 증가시킬 수 있음을 시사합니다. 또한, 움직임 측면에서, 운동-인지 이중 과제는 균형 기능을 향상시키고 낙상 위험을 줄일 수 있다 ^7,8. Amanda 등⁹은 21명의 파킨슨병 환자를 무작위로 단일 작업 그룹과 이중 작업 그룹으로 나누어 8주간의 재활 교육을 진행했습니다. 그 결과, 두 그룹 모두 운동 기능의 임상 점수를 유의하게 향상시킬 수 있는 것으로 나타났지만, 이중 작업 그룹만 낙상을 60% 유의하게 감소시켰다.

그러나 운동-인지 이중 과제는 행동 중재이며, 임상 연구에서 단일 운동 과제/인지 과제보다 치료 효과가 더 우수하다는 것이 밝혀졌지만 운동-인지 이중 과제의 치료 효과는 여전히 제한적입니다. 따라서 이중 작업 성능을 향상시키는 것이 이 문제를 해결하는 열쇠입니다. 현재 관련 연구는 운동-인지 이중 작업을 기반으로 한 결합된 중추 중재가 운동-인지 이중 작업 수행을 향상시킬 수 있음을 입증했습니다 10,11,12,13. 일반적인 중추 중재에는 경두개 직류 자극(tDCS)과 경두개 자기 자극(TMS)이 포함됩니다¹¹. 그러나 tDCS 또는 TMS는 운동-인지 이중 작업과 동시에 수행할 수 없습니다. 이중 작업 전과 후에만 수행할 수 있으며 기구는 상대적으로 비싸기 때문에 임상 홍보가 제한됩니다. 따라서 이중 작업 성능 향상의 핵심은 이중 작업과 동시에 수행할 수 있고 합리적인 가격으로 결합된 tDCS 또는 TMS와 유사한 치료 효과를 가진 대체 중재를 찾는 것입니다. 이 연구는 두피 침술이 tDCS와 어느 정도 유사한 즉각적인 효과를 나타낸다는 것을 발견했다. Zhang et ^al.14은 작업 기억에서 tDCS와 두피 침술의 단기적인 성능 차이를 조사하고 44명의 대학생을 무작위 교차 실험 설계에 포함시켰습니다. 그 결과, 0-back task와 1-back task에 대한 중재 전후에 tDCS와 두피 침술의 정확도(ACC) 또는 응답 시간에 통계적 차이가 없었다. 인지 기능에 대한 두피 침술의 치료 효과는 tDCS의 치료 효과와 유사하다고 제안됩니다.

두피 침술은 두피의 대뇌 피질 기능의 해당 투영 영역을 침술하여 뇌 유래 질환을 치료하기 위한 중국 전통 의학의 비약물적 중재 방법입니다. 두피 침술은 세계보건기구(WHO)에서 권장하는 뇌졸중 치료법 중 하나로, 뇌졸중 후 인지 장애(post-stroke cognitive impairment, PSCI) 환자의 인지 기능을 향상시키는 것으로 나타났습니다¹⁵. 연구에 따르면 두피 침술은 신경 손상과 인지 기능 장애를 개선하는 데 도움이 되며, 중추 신경계 질환에서 신경 보호 기능을 한다¹⁶. Chen 등^[15 ]은 PSCI 환자 56명을 무작위로 배정하여 치료군(약물 치료와 함께 두피 침술을 받은 그룹) 또는 대조군(약물 치료만 받은 그룹)에 배정하여 4주 동안 진행했다. 연구 결과, 약물 치료와 함께 두피 침술을 시행하면 약물 치료만 받은 환자에 비해 인지 기능이 크게 향상되고 뇌 헤모글로빈 수치가 증가한 것으로 나타났습니다. Xiong 등^[17 ]은 뇌졸중 후 인지 기능 장애가 있는 환자 70명을 두피 침술 그룹(두피 침술 + 인지 훈련)과 대조군(가짜 두피 침술 + 인지 훈련)으로 무작위로 나누어 12주간의 재활 훈련을 실시했다. 그 결과, 두피 침술 요법 그룹의 간이 정신 상태 검사(MMSE), 로웬스타인 작업 치료 인지 평가(LOTCA) 및 푸글-마이어 평가(FMA) 점수가 대조군보다 유의하게 높았으며, 이는 인지 훈련과 결합된 두피 침술이 뇌졸중 환자의 인지 및 운동 기능을 향상시킬 수 있음을 시사합니다.

그러나 운동-인지 이중 과제와 두피 침술의 시너지 효과에 대해 논의한 관련 연구는 없다. 따라서 이 프로토콜은 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제 및 운동-인지 이중 과제의 표준화된 작동을 입증하기 위해 39명의 건강한 피험자를 포함하는 것을 목표로 하며, 무작위 교차 시험을 통해 건강한 피험자를 대상으로 이 두 과제의 차이점을 비교합니다. Gaitrite 보행 분석 시스템과 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)은 동기 이중 작업에 대한 두피 침술의 시너지 효과를 탐구하는 데 사용됩니다. 이 프로토콜은 두피 침술이 운동-인지 이중 작업을 동기화하는 메커니즘이 보행 제어와 피질 뇌 기능에 어떤 영향을 미치는지 밝히고, 새롭고 효과적인 비약물 요법의 임상 탐구를 위한 새로운 아이디어와 이론적 기초를 제공하고자 합니다.

프로토콜

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이 프로젝트는 광저우 의과대학 제5부속병원 의료윤리협회(Medical Ethics Association)의 승인을 받았습니다(승인 번호. KY01-2023-11-02)를 2023년 12월 5일에 게시합니다. 이 임상시험은 2024년 1월 6일 중국 임상시험 등록부(등록번호: No. ChiCTR2400079574)에 등록되었습니다. 모든 참가자는 정보에 입각한 동의서에 서명했습니다.

1. 모집

포함 기준
1. 20-35세의 건강한 피험자를 모집합니다.
2. 몬트리올 인지 평가(MoCA)를 통해 건강한 피험자 모집 ≥ 26¹⁸.
3. 정신 질환 병력이 없는 건강한 피험자를 모집합니다.
4. 실어증이 없는 건강한 피험자를 모집합니다.
5. 명백한 장기 기능 손상 없이 건강한 피험자를 모집합니다.
6. 자발적으로 서명한 정보에 입각한 동의서를 가진 건강한 피험자를 모집합니다.
제외 기준
1. 편마비, 파킨슨병, 골절, 무릎 병변 및 하지 관절 부상과 같이 보행에 영향을 미치는 질병이 있는 피험자는 제외합니다.
2. 정신 질환 또는 항정신병 약물 사용 병력이 있는 피험자를 제외합니다.
3. 임신 및 수유 중인 여성은 제외합니다.

2. 기준 정보 수집

피험자를 건강한 그룹-1(n = 19)과 건강한 그룹-2(n=20)로 무작위로 나눕니다.
성별, 연령, 키, 체중, 양측 다리 길이 및 MoCA 점수를 포함하여 두 그룹에 대한 기준 특성 데이터를 수집합니다.

3. 개입 단계

참고: 실험의 원활한 수행과 품질을 보장하기 위해 피험자에게 관련 실험 절차, 목적 및 주의 사항을 알립니다.

건강한 그룹 1
1. 운동-인지 이중 작업
  1. 피험자에게 보도의 시작 부분에 서서 컴퓨터와 연구원의 지시를 듣게 합니다.
    참고: 보도는 Gaitrite 보행 분석 시스템에서 가져온 것입니다. 이 시스템은 Windows XP 컴퓨터의 직렬 포트에 연결되는 4.6m 길이의 전자 보도입니다. 보도는 두께가 1/8인치이고 얇은 비닐 상단 덮개와 고무 바닥 사이에 끼워진 16,128개의 센서가 포함되어 있으며 유효 센서 영역은 너비 0.61m, 길이 3.66m입니다. 보도는 휴대가 가능하며 실험이 끝나면 말아 올릴 수 있어 공간을 절약할 수 있습니다.
  2. 컴퓨터에서 "일어서십시오"라는 지시가 들릴 때 피험자를 서 있게 하십시오. 이 과정은 30초 동안 지속됩니다.
  3. 피험자가 연구자로부터 "난수 -7"을 들을 때 자연스럽고 편안한 속도로 보도를 따라 걷게 하고, "난수"에서 7을 계속해서 뺀 결과를 구술하게 합니다(예: 연구자가 "385-7"이라고 말하면 피험자는 "385 빼기 7은 378, 다른 빼기 7은 371, 다른 빼기 7은 364, 등등"). 이 과정은 30초 동안 지속됩니다. 인지 작업의 결과를 기록하고 총 계산 횟수, 정확한 수치 및 ACC를 계산합니다.
    참고: 난수는 정수>300입니다.
  4. 피험자가 컴퓨터에서 "계속 걷기"라는 소리가 들리면 숫자 세기를 멈추고 30초 동안 계속 걷게 합니다.
  5. 3.1.1.3-3.1.1.4를 반복하여 "난수 -7" 인지 과제를 3회 완료합니다.
  6. 피험자가 "end"라는 소리가 들리면 걸음을 멈추게 합니다. 실험은 끝났습니다.
2. 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 작업
  참고: "두피 침술 동기화 운동-인지 이중 작업"은 1주일 휴지 후 수행됩니다. "운동 인지 이중 과제"와 "두피 침술 동기화 운동 인지 이중 과제"는 별도로 수행되었으며 그 사이에 1주일의 휴지 기간이 있었습니다. 이 실험은 동일한 개인이 서로 다른 단계에서 다른 중재를 받는 무작위 교차 시험이었습니다. 세척 기간은 첫 번째 단계의 효과가 완전히 사라진 후 치료의 두 번째 단계입니다. 세척 기간은 첫 번째 단계의 치료 효과가 두 번째 단계에 영향을 미치는 것을 방지하여 실험 결과를보다 정확하게 만듭니다.
  1. Baihui¹⁹, Shenting²⁰ 및 Sishencong²¹ 을 핵심 경혈로 선택합니다(그림 1).
    참고: Baihui 및 Shenting 경혈은 중요한 경락이며 Sishencong은 특별한 점에 속합니다. 이 지점에서의 침술은 신체의 "양"을 조절하고, 뇌를 깨우고, 정신을 진정시키고, 인지 기능을 향상시킬 수 있다 19,20,21. Baihui Point는 머리 헤어 라인의 중간에 위치하고 있으며, 5 인치 (16.7cm), 두 이어 팁 사이의 연결의 중간 지점, 머리의 중간선과 양측 이어 팁 사이의 교차점에 대해 있습니다. Baihui Point에서 침술을 받으면 기억 상실, 현기증, 두통, 심장 두근거림 및 기타 증상을 개선할 수 있다¹⁹. Shenting Point는 머리 헤어 라인 0.5 인치 (1.7cm)의 중간에 위치하며 앞 헤어 라인의 중간 지점에서 1.7cm 위에 있습니다. 선팅포인트(Shenting Point)의 침술은 두통, 현기증, 불면증, 코심부, 비염, 간질, 기억 상실, 정신분열증 및 기타 증상을 치료하는 데 사용할 수 있다²⁰. Sishencong은 머리 꼭대기에 있는 Baihui Point의 앞, 뒤, 왼쪽, 오른쪽에 1인치(3.3cm) 위치한 총 4개의 경혈로 구성된 그룹입니다. 각 지점은 Baihui 지점을 중심으로 배열되며 각 지점은 Baihui 지점에서 약 1인치(3.3cm) 떨어져 있습니다. 시셩콩 병원의 침술은 두통, 불면증, 현기증, 신경쇠약, 건망증 및 기타 증상을 치료하는 데 사용할 수 있다²¹.
  2. 경혈의 피부를 알코올로 소독하고 중심에서 바깥쪽으로 원을 그리며 소독합니다.
  3. 1.5인치 바늘(5cm)을 캡 아래 피부에서 15° 떨어진 곳에 놓습니다. 바늘을 1인치(3.3cm) 깊이까지 삽입하고 1분 동안 "Deqi"로 비틀고 바늘을 그대로 둡니다.
    알림: Shenting, front Shencong 및 Baihui가 두피에 들어갈 때 바늘 끝은 앞쪽이고 왼쪽 및 오른쪽 Shencong의 끝과 뒤쪽 Shenkong은 Baihui를 향합니다. 후속 절차는 3.1.1.1-3.1.1.6과 동일합니다. "Deqi"는 "기" 또는 "생명 에너지"의 흐름으로 해석되는 독특한 복합 감각입니다." Deqi"는 통증, 쓰라림, 부기, 무거움, 열감, 둔한 통증, 무감각 등으로 나타날 수 있다²².
건강한 그룹 2
참고: 건강한 그룹 2의 개입 순서는 건강한 그룹 1의 개입 순서와 반대였습니다.
1. 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 작업
  1. 3.1.2단계에 설명된 대로 실험 절차를 수행합니다.
2. 운동-인지 이중 작업
  1. 3.1.1단계에 설명된 대로 실험 절차를 수행합니다.

4. 평가

보행 분석 시스템
연구자가 Gaitrite의 작동 원리, 적용 범위, 피험자 요구 사항 및 실험 작동 사양을 포함한 장비 작동 기술을 사전에 숙지하고 보행 중 피험자의 안전 확보 및 낙상 위험 방지와 같은 예방 조치를 숙지해야 합니다.
1. 과목 준비
  1. 피험자에게 적합한 실험복을 준비하고, 보행 매개변수 수집에 방해가 되지 않도록 피험자의 발목 관절 위로 바지 다리를 접는다.
  2. 피험자의 왼쪽과 오른쪽 다리의 길이를 측정합니다.
    참고: 피험자는 다리를 어깨너비로 벌리고 서있으며, 피험자의 왼쪽 또는 오른쪽 다리 로터와 지면 사이의 수직 거리를 다리 길이로 취한다.
  3. 피험자들에게 보도의 시작 부분에 서서 컴퓨터와 연구원의 지시를 들으라고 합니다.
2. 소프트웨어 작동
  1. Gaitrite 소프트웨어를 열고 새 주제 버튼을 클릭 한 다음 주제의 기본 정보 (이름, 성별, 나이, 키, 체중, 왼쪽 및 오른쪽 다리 길이)를 입력합니다.
  2. 새 테스트 단추를 클릭하여 테스트 작업을 만듭니다.
3. 보행 매개변수 획득
  1. 피험자에게 보도의 시작 부분에 서서 실험이 어떻게 진행되는지 설명하게 하세요.
    참고: 피험자는 보도의 한쪽에서 다른 쪽으로 걸어야 하며, 시작점과 끝점은 시험적으로 보도 밖에 있어야 합니다. 총 3-4 건의 시험이 수행됩니다.
  2. Start Walk 버튼을 클릭하여 보행 데이터 수집을 동기화합니다.
    참고: 각 시도를 시작하기 전에 Start Walk 버튼을 눌러야 합니다. "운동-인지 이중 작업"과 "두피 침술 동기화 운동-인지 이중 작업" 중 피험자의 보행 데이터를 각각 수집했습니다. 특정 보행 데이터에는 보행 시간, 걸음 시간, 걸음 길이, 보폭/사지, Cycle_Time, 보폭 길이, 뒤꿈치-발뒤꿈치 지지대, 발가락 각도, 보폭 속도, 보폭 속도, 왼쪽: 오른쪽 발 걸음 시간 비율, 왼쪽: 오른쪽 발 걸음 길이 비율, 왼쪽: 오른쪽 발 사이클 시간 비율, 기능적 Amb. 프로필, 다리 길이를 사용하여 정규화된 속도, 사이클의 스윙 퍼센트, 스윙 시간, Swing_Time, 스탠스 사이클 퍼센트, 스탠스 시간, 사이클의 단일 지원 퍼센트, 단일 지원 시간, 사이클의 이중 지원 퍼센트, 이중 지원 시간, 힐 오프 온 타임, 힐 오프 온 퍼센트, 이중 지지 하중 시간, 이중 지지 부하 퍼센트 보행 사이클, 이중 지원 언로드 시간, 이중 지원 언로드 퍼센트 보행 사이클.
  3. 저장 버튼을 클릭하여 데이터를 저장합니다. 각 피험자는 두 가지 걷기 작업에 대한 보행 데이터를 갖습니다.
fNIRS 뇌 기능 평가 동기화
1. 관심 영역 선택
  1. 10-20 시스템에 따라 소스와 감지기를 설정합니다. 총 10개의 소스와 12개의 검출기를 배치합니다. 양측 배외측 전전두엽 피질(DLPFC), 배외측 프로모터 피질(PMC) 및 배측 1차 운동 피질(M1)을 포함한 다음 6가지 관심 영역(ROI)을 모니터링하도록 프로토콜을 설정합니다.
    참고: DLPFC는 주로 인지적, 정서적, 감각적 처리를 담당합니다. PMC에는 모션 계획이 포함됩니다. M1은 ^23,24,25,26의 동작 실행을 담당합니다.
2. 연구자 준비
  1. 연구원이 fNIRS 장비 작동 기술을 습득하고 실험 작업 절차 및 주의 사항을 숙지하여 정확하고 정확한 데이터 수집 결과를 보장하도록 합니다.
3. 과목 준비
  1. 주제에 대해 fNIRS 모자를 착용하십시오.
  2. Cz 점이 올바르게 배치되었는지 확인합니다.
    참고: fNIRS 캡의 Cz 포인트는 이마에서 후두엽까지 캡 정중선의 네 번째 지점에 있습니다. 피험자의 머리에 있는 Cz 지점은 비강근과 후두 프로세서의 교차점, 즉 상부 귀 포사(귓바퀴 원뿔)의 교차점에 있습니다.
  3. 피사체 머리의 Cz 포인트가 캡의 Cz 포인트와 일치하도록 fNIRS 캡의 위치를 조정합니다.
  4. 피험자의 두개골 크기에 따라 이어캡 양쪽에 있는 스트랩을 조여 피험자의 귀가 틈새를 통해 튀어나오도록 합니다.
  5. 피험자에게 휴대용 fNIRS 백팩을 착용하고 백팩이 피험자의 정상적인 보행에 영향을 미치지 않는지 확인합니다.
  6. 피험자가 작업을 수행할 준비가 되면 fNIRS 백팩의 전원 버튼을 켭니다.
  7. 피험자에게 보도의 시작 부분에 서서 컴퓨터와 연구원의 말을 들어보라고 합니다.
4. 소프트웨어 준비
  1. Nirsmart 소프트웨어를 열고 실험 패러다임을 선택한 후 주제 정보와 비고(이름, 성별, 연령, 작업 유형)를 입력합니다.
  2. Pre-acquisition을 클릭하여 모든 뇌 채널의 신호 소스 품질을 테스트합니다. 신호 소스 품질이 최적이 아니라고 가정합니다(뇌 영역의 채널은 신호 소스 품질이 최적임을 나타내기 위해 녹색으로 표시됨). 이 경우 헤어 스트링거로 피사체를 밀어 피사체의 머리카락을 조정하십시오.
  3. Automatic Gain 버튼을 클릭하면 모든 뇌 채널의 신호 소스 품질이 최적일 때 수집이 완료됩니다.
5. fNIRS 뇌 기능 데이터 수집
  1. 피험자에게 보도의 시작 부분에 서라고 합니다. fNIRS 시작 버튼을 클릭하여 뇌 기능 데이터를 동기적으로 수집합니다.
    참고: fNIRS 브레인 기능은 데이터 수집을 위해 Gaitrite 보행 분석 시스템과 동기화됩니다. 이 두 시스템은 피험자가 섹션 3에서 언급한 작업을 수행할 때 동시에 사용됩니다.
  2. fNIRS 종료 버튼을 클릭하여 실험이 끝나면 데이터를 저장합니다.

5. 통계 분석

통계 분석 소프트웨어를 사용하여 모든 데이터를 분석합니다. Kolmogorov-Smirnov로 측정 데이터의 정규성을 테스트합니다. 정규 분포를 사용하는 데이터를 표준 편차± 평균으로, 비정규 분포를 사용하는 데이터를 중앙값(사분위수 거리)으로 표현합니다.
데이터가 정규 분포를 따르려면 쌍체 표본 T-검정을 사용하여 두 개입 방법이 결과에 미치는 영향을 비교하십시오.
정규 분포를 따르지 않는 데이터는 순위 합계 검정을 사용하여 비교합니다. χ² 검정을 사용하여 데이터의 채택률 또는 구성 비율을 비교합니다. P < 0.05를 통계적으로 유의한 것으로 간주합니다.

결과

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

이 프로토콜은 무작위 제어 교차 설계를 사용하여 남성 14명과 여성 25명을 포함하여 20세에서 35세 사이의 건강한 피험자 39명을 모집했습니다. 이 참가자들은 건강 그룹 1(n = 19)과 건강 그룹 2(n = 20)에 무작위로 할당되었습니다. 두 그룹에 대한 기준 데이터가 수집되었습니다(표 1). 성별, 연령, 키, 체중, 좌우 다리 길이, MoCA 평가 점수(모두 P > 0.05)에 관해서는 그룹 간에 유의미한 차이가 관찰되지 않았다.

인지 과제 결과는 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제가 더 높은 ACC(P = 0.022), 더 많은 정답(P < 0.001), 더 큰 총 계산 횟수(P < 0.001) 측면에서 운동-인지 이중 과제보다 우수한 성능을 보였다(표 2).

보행 매개변수를 분석한 결과, 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제와 비교했을 때, 두피 침술은 속도, 케이던스, 걸음 길이, 걸음/사지, 보폭 Velocity_L, 보폭 Velocity_R 및 다리 길이를 사용하여 정규화된 속도가 증가한 것으로 나타났습니다. 데이터는 보행 시간, Step_Time_L, Step_Time_R, 발가락 각도, 왼쪽: 오른발 스텝 시간 비율, Cycle_Time_L, Cycle_Time_R, Swing_Time_L, Stance_Time_L, Stance_Time_R, 단일 지지 Time_R, Cycle_L의 이중 지지 퍼센트, Cycle_R의 이중 지지 퍼센트, 이중 지지 Time_L, 이중 지지 Time_R, 이중 지지 부하 Time_L, 이중 지지 부하 Time_R, 이중 지지 부하 퍼센트 보행 Cycle_L, 이중 지지 부하 퍼센트 보행 Cycle_R, 이중 지지 언로드 Time_L, 이중 지지 언로드 Time_R, 이중 지지 언로드 퍼센트 보행 Cycle_L 및 이중 지지 언로드 퍼센트 보행 Cycle_R(모두 P < 0.05)(표 3). 모든 보행 매개변수에 대한 포괄적인 개요는 보충 표 1을 참조하십시오.

서로 다른 중재 하에서 각 ROI의 ΔHbO 비교 결과는 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제에서 좌측 프로모터 피질(L-PMC), 우측 일차 운동 피질(R-M1) 및 좌측 일차 운동 피질(L-M1)의 산소화 헤모글로빈(Δ HbO) 수치 변화가 운동-인지 이중 작업(L-PMC: P = 0.041; R-M1 : P = 0.001; L-M1: P = 0.008)을 표 4 및 그림 2에 자세히 설명합니다.

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그림 1: 선택한 경혈을 보여주는 개략도. (A,B) 자극을 위해 Baihui, Shenting 및 Sishencong을 선택하십시오. 중화인민공화국의 위치 지정 표준인 "경혈의 이름과 위치"에 따라 경혈을 배치합니다. "Baihui Point"는 머리의 중간선과 양측 귀 끝 사이의 교차점입니다. "Shenting Point"는 앞 헤어라인의 중간 지점에서 1.7cm 위의 머리 중간 선에 있습니다. "Sishencong"은 머리 꼭대기에 있는 Baihui Point의 앞, 뒤, 왼쪽, 오른쪽에 1인치(3.3cm)에 위치한 총 4개의 경혈로 구성된 그룹입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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그림 2. 각 ROI에 대한 ΔHbO를 서로 다른 중재와 비교합니다. (A) 운동-인지 이중 과제. (B) 두피 침술 동기화 운동 -인지 이중 작업. 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제는 운동-인지 이중 과제에 비해 두피 침술에서 L-PMC, R-M1 및 L-M1의 ΔHbO 수치가 낮았다. 약어 ΔHbO, 산소화 헤모글로빈의 변화; DLPFC, 배외측 전전두엽 피질; PMC, 프로모터 피질; M1, 1차 운동 피질; S1, 일차 감각 피질; R, 오른쪽; L, 왼쪽. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

표 1: 두 그룹 간의 임상적 특성 비교. 건강군-1(n=19)과 건강군-2(n=20)에 대한 기준선 데이터를 수집했으며, 성별, 연령, 키, 체중, 좌우 다리 길이, MoCA 평가 점수와 관련하여 그룹 간에 유의미한 차이는 관찰되지 않았다. 약어: cm, 센티미터; kg, 킬로그램; MoCA, 몬트리올 인지 평가. n(%) 또는 평균 및 표준 편차가 표시됩니다. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

표 2: 다양한 중재에 따른 인지 과제 완료. 피험자들은 "난수 -7"이라는 말을 들었을 때 자연스럽고 편안한 속도로 보도를 따라 걷고, "난수"에서 7을 계속해서 뺀 결과를 구술한다. 연구자는 인지 작업의 결과를 기록하고 총 계산 횟수, 정확한 수 및 ACC를 계산합니다. 약어: ACC, Accuracy Rate. 평균 및 표준 편차가 표시됩니다. 유의 수준은 P < 0.05로 설정됩니다. 유의한 상관 관계는 *P < 0.05, ***P < 0.001로 표시됩니다. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

표 3: 다양한 중재에 따른 보행 매개변수의 성능. 피험자는 보도의 한쪽에서 다른 쪽으로 걸어가고, 보행 분석 시스템은 보행 데이터 수집을 동기화합니다. 약어: Amb_Time, Ambulation Time; Step_Time, 단계 시간; Step_Len, 단계 길이 (cm); Step_Extrem, 스텝/엔드미티(비율); Cycle_Time, 사이클 시간(초); ToeInOut, 발가락의 각도; 스트라이드 속도, 스트라이드 속도; Step_Time_Dif, 왼쪽: 오른발 스텝 시간 비율; NormVelocity, 레그 길이를 사용하여 정규화된 속도; Swing_Time, 스윙 시간(초); Stance_Time, 자세 시간(초); S_Supp_Time, 단일 지원 시간(초); D_Supp_Perc, 사이클의 이중 지원 비율; D_Supp_Time, 이중 지원 시간(초); D_SuppLoadTm, 이중 지원 부하 시간; D_SuppLoadPerc, 이중 지원 하중 퍼센트 보행 주기; D_SuppUnloadTm, 이중 지원 언로드 시간; D_SuppUnloadPerc, 이중 지원 언로드 퍼센트 보행 주기; _R, 맞아요. _L, 왼쪽. 평균 및 표준 편차가 표시됩니다. 유의 수준은 P < 0.05로 설정됩니다. 유의한 상관관계는 *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001로 표시됩니다. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

표 4: 다양한 중재에 따른 다양한 ROI의 ΔHbO 비교. L-PMC, R-M1, L-M1의 ΔHbO 수치는 "두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제"에서 "운동-인지 이중 과제"에 비해 낮았다. 약어: ΔHbO, 산소화된 헤모글로빈의 변화; ROI, 관심 영역; DLPFC, 배외측 전전두엽 피질; PMC, 프로모터 피질; M1, 1차 운동 피질; R, 오른쪽; L, 왼쪽. 평균 및 표준 편차가 표시됩니다. 유의 수준은 P < 0.05로 설정됩니다. 유의한 상관관계는 *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001로 표시됩니다. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

보충 표 1: 다양한 중재에 따른 보행 매개변수의 성능. 피험자는 보도의 한쪽에서 다른 쪽으로 걸어가고, 보행 분석 시스템은 보행 데이터 수집을 동기화합니다. 약어 Amb_Time, Ambulation Time; Step_Count, 걸음 수; Step_Time, 단계 시간; Step_Len, 단계 길이 (cm); Step_Extrem, 스텝/엔드미티(비율); Cycle_Time, 사이클 시간(초); Stride_Len, 보폭 길이 (cm); Supp_Base, 발뒤꿈치-발뒤꿈치 베이스 지지대; ToeInOut, 발가락의 각도; 스트라이드 속도, 스트라이드 속도; Step_Time_Dif, 왼쪽: 오른발 스텝 시간 비율; Step_Len_Dif, 왼쪽: 오른쪽 발 스텝 길이 비율; Cycle_Time_Dif, 왼쪽: 오른발 사이클 시간 비율; FAP, 기능적 Amb. 프로필; NormVelocity, 레그 길이를 사용하여 정규화된 속도; Swing_Perc, 사이클의 스윙 퍼센트; Swing_Time, 스윙 시간(초); Swing_Time, 스윙 시간(초); Stance_Perc, 사이클의 스탠스 퍼센트; Stance_Time, 자세 시간(초); S_Supp_Perc, 사이클의 단일 지원 비율; S_Supp_Time, 단일 지원 시간(초); D_Supp_Perc, 사이클의 이중 지원 비율; D_Supp_Time, 이중 지원 시간(초); HeelOffOnTime, Heel Off On Time; HeelOffOnPerc, 힐 오프 온 퍼센트; D_SuppLoadTm, 이중 지원 부하 시간; D_SuppLoadPerc, 이중 지원 하중 퍼센트 보행 주기; D_SuppUnloadTm, 이중 지원 언로드 시간; D_SuppUnloadPerc, 이중 지원 언로드 퍼센트 보행 주기; _R, 맞아요. _L, 왼쪽. 평균 및 표준 편차가 표시됩니다. 유의 수준은 P < 0.05로 설정됩니다. 유의한 상관관계는 *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001로 표시됩니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

토론

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이전 연구에서는 두피 침술과 운동-인지 이중 작업을 결합하는 것을 못했습니다." 이 프로토콜은 두피 침술과 결합된 동기 운동-인지 이중 작업의 시너지 효과 효과를 탐구했습니다. 두피 침술, 동기화, 운동-인지 이중 과제와 운동-인지 이중 과제의 치료 차이를 조사했습니다. 두피 침술 수술은 이 프로토콜의 핵심 기술입니다. Baihui Point, Shenting Point 및 Sishenkong이 중요한 경혈로 선택됩니다. Baihui Point와 Shenting Point는 신체의 "양"에 활력을 불어넣고 마음을 진정시키며 뇌 기능 장애와 관련된 정신 장애를 완화하는 데 기여하는 중요한 경락입니다^27,28. Sishencong은 특별한 점에 속하며, "Sishencong"에서 침술은 신체의 "양"을 조절할 수 있으며²⁹ 진정시키는 효과가 있습니다. 따라서 이 프로토콜은 두피 침술이 시너지 효과를 발휘하여 운동-인지 이중 작업의 효과를 높이고 보행 능력과 인지 기능을 향상시킬 수 있다는 가설을 세웠습니다.

이 프로토콜의 결과는 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 작업이 인지 수행 작업을 크게 향상시키는 동시에 보행 속도를 높이고 보행 시간을 줄여 보행 능력을 향상시킨다는 것을 입증함으로써 이 가설을 뒷받침합니다. 또한, fNIRS 결과는 운동-인지 이중 과제를 수행하는 것과 비교하여 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 작업을 수행하는 것과 비교하여 R-M1, L-M1 및 L-PMC와 같은 관련 뇌 영역 내 HbO 농도 증가를 현저히 낮춘다는 것을 나타냅니다.

M1은 전방 중앙 이랑에 위치한 운동 피질의 주요 부분이며 다른 뇌 운동 영역과 조정하여 움직임을 제어합니다 24,25,26. PMC는 전두엽의 움직임과 관련된 기능 영역으로, 움직임 준비, 운동 중 감각 방향, 공간 방향 및 신체 근위 및 몸통 근육의 부분 움직임을 포함한 특정 움직임 특성을 제어하는 역할을 합니다 ^24,25,26. 두피 침술은 운동-인지 이중 과제를 동기화하여 신경 활동의 효율성과 계획 실행 기능 및 운동 기능을 향상시켜 PMC와 M1의 HbO 농도가 급격한 변화 없이 높은 품질로 운동 과제와 인지 과제를 완료할 수 있도록 제안되며, 이는 두피 침술의 시너지 효과를 충분히 입증합니다. 이전 연구에서도 비슷한 결과가 나타났다²³. Finn 등^[23]은 25명의 건강한 노인을 대상으로 작업기억 훈련을 실시하고 무작위로 고부하 훈련 그룹과 저부하 훈련 그룹으로 나눴다. 5주간의 훈련 후, 두 그룹 모두 훈련 전보다 더 나은 기억력을 보였다. 훈련 전후 MRI는 두 그룹 모두, 특히 고부하 훈련 그룹에서 특정 뇌 영역의 활성화가 감소했음을 보여주었습니다. 신경 활동의 효율성이 증가하면 작업을 수행하기 위해 동원되는 뉴런이 줄어들고 작업이 더 잘 수행된다는 것을 보여줍니다.

이 프로토콜의 잠재적 위험은 바늘 실신과 바늘 골절입니다. 주삿바늘 실신이 발생하면 피험자는 현기증, 심계항진, 메스꺼움 또는 실신을 경험할 수 있습니다. 연구원은 즉시 주삿바늘을 제거하고, 피험자에게 눕혀 쉬도록 요청하고, 따뜻한 물을 마시고, 필요한 경우 저유량으로 산소를 흡입해야 합니다. 굶주림은 주사바늘 실신의 위험을 증가시킨다³⁰. 따라서 실험을 시작하기 전에 피험자는 배고픔을 줄이기 위해 적절하게 먹을 수 있습니다. 동시에 연구자는 피험자, 특히 침술을 처음 받는 피험자에게 실험 과정을 설명하고 침술에 대한 두려움을 없애도록 노력해야 한다³¹. 구현 과정에서 피험자의 편안함과 안전을 보장하기 위해 표준에 따라 바늘을 주입해야 합니다. 바늘이 부러졌을 때, 연구자는 부러진 끝이 근육 깊숙이 가라앉는 것을 막기 위해 피험자에게 움직이지 말고 긴장을 풀도록 요청해야 한다. 부러진 끝이 아직 몸 밖에 있는 경우 부러진 끝은 손가락이나 핀셋으로 제거할 수 있습니다. 부러진 끝이 피부와 함께 평평하면 핀홀의 양쪽을 압착하여 골절된 끝부분을 몸체에 노출시키고 핀셋으로 제거할 수 있습니다. 실험하기 전에 연구원은 바늘을 주의 깊게 확인해야 하며 품질 요구 사항을 충족하지 않는 바늘은 벗겨내고 제거해야 합니다. 바늘을 선택할 때 바늘 본체의 길이는 피어싱할 깊이보다 1.3cm 길어야 합니다. 바늘을 찔렀을 때 바늘 몸체 전체를 뚫지 말고 일부를 몸 밖으로 남겨 두십시오. 바늘을 삽입할 때 구부러지면 즉시 제거해야 합니다. 억지로 삽입하지 마십시오. 또한 두피에는 혈관이 풍부하기 때문에 바늘을 뽑는 과정에서 출혈이 있는지 여부에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 바늘을 빼낸 후에는 멸균 건조 면봉을 사용하여 바늘 구멍을 가볍게 눌러 출혈을 방지해야 합니다. 주삿바늘을 뽑은 후 두피에서 출혈이 발생하면 출혈이 멈출 때까지 즉시 깨끗하고 살균된 면봉이나 거즈로 출혈 부위를 가볍게 압박하고 침술 부위를 깨끗하게 유지하여 감염을 예방합니다. 출혈 후 몇 시간 동안은 침 부위를 문지르거나 자극하는 것을 피하고 출혈 부위에 부종이나 지속적인 출혈과 같은 다른 증상이 발생하는지 면밀히 관찰한다³¹.

이 프로토콜의 또 다른 잠재적 영향은 세척 기간의 올바른 설정입니다. 이 실험은 무작위 교차 시험이었기 때문에 동일한 개인이 다른 단계에서 다른 중재를 받았습니다. 첫 번째 치료 단계가 두 번째 단계에 영향을 미치는 영향을 피하기 위해 요법의 휴약 기간을 1주일로 설정하여 실험 결과를 보다 정확하게 만들 수 있습니다.

이 프로토콜에 포함된 실험 대상자들은 건강하여 중추신경계 질환으로 인한 환자 간의 이질성을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 건강한 피험자를 대상으로 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제와 운동-인지 이중 과제의 성능 차이를 조사함으로써, 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제가 시너지 효과를 가져온다는 것을 입증하는 결과가 초기에는 명백합니다. 그러나 향후 환자를 대상으로 추가 검증이 필요합니다. 또한, 이 프로토콜은 운동-인지 이중 과제와 비교하여 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제의 즉각적인 효과를 단독으로 조사했습니다. 향후 연구에서는 두피 침술의 임상적 홍보 및 적용에 대한 더 많은 증거 기반 지원을 제공하기 위해 장기적 이점을 탐구해야 합니다.

현재, 간단한 두피 침술 자극과 간단한 운동-인지 이중 작업이 운동 또는 인지 기능을 효과적으로 향상시킬 수 있음이 입증되었습니다 ^1,15. 그러나 이 두 가지 치료법을 결합하는 것에 대한 임상 연구는 수행되지 않았습니다. 또한 관련 연구는 중앙 중재와 결합된 운동-인지 이중 작업이 이중 작업 성능을 향상시킬 수 있음을 입증했습니다. 일반적으로 사용되는 중재에는 TMS 및 tDCS 32,33,34가 포함됩니다. 그러나 TMS 및 tDCS는 운동-인지 이중 작업과 동기화할 수 없다는 점에 유의해야 합니다. 이중 작업 전이나 후에만 적용할 수 있으므로 임상 적용 가능성이 제한됩니다. 따라서 본 연구는 두피 침술 기술과 운동-인지 이중 과제를 혁신적으로 결합하여 동시에 진행하였으며, 연구 결과는 초기에 효과적이었다. 또한 두피 침술 기술은 중앙 중재 수단보다 경제적이며 임상 홍보 잠재력이 큽니다.

본 연구에서는 건강한 피험자를 대상으로 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제의 시너지 효과 효과를 입증하기 위해 무작위 교차 시험을 수행했습니다. 따라서 본 연구에서 두피 침술 동기화 운동-인지 이중 과제는 향후 임상 환자가 치료 계획을 실행하는 데 중요한 참고 자료를 제공할 수 있으며 지침적 의의를 갖습니다.

이 프로토콜은 처음에 두피 침술의 운동 -인지 이중 작업이 인지 능력, 보행 조절 및 피질 뇌 기능에 미치는 영향 메커니즘을 밝혔습니다. 그것은 중추 신경 조절과 말초 생체 역학에서 두피 침술의 시너지 효과를 증명합니다. 그것은 통합된 한의학과 서양 의학의 새롭고 효과적인 비약물 치료의 임상 탐구를 위한 새로운 아이디어와 이론적 기초를 제공할 수 있습니다.

공개 사항

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.

감사의 글

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

본 연구는 광둥성 중약정보화중점연구원(2021B1212040007), 광저우시 임상특성기술구축사업(2023C-TS19), 구이저우성 보건위원회 과학기술기금 프로젝트(gzwkj2023-390), 2022 광저우 의과대학 학생 혁신능력 향상 계획 프로젝트(PX-66221494/02-408-2304-19062XM), 광둥성 한의학국(20241182)의 한의학 연구 프로젝트. 데이터 분석을 해주신 Yuxin Zheng(중산대학교 제7부속병원 직원)님, 기사 번역에 참여해 주신 Siqing Wang(광저우 의과대학 학부생), Yuting Lin(중산대학교 학부생)에게 감사드립니다. 데이터 수집을 위한 Sihao Chen, Weijie Lin, Zhiqing Qiu, Ziwei Wu, Shasha Tang(광저우 의과대학 학부생) 및 Guibing Tang(광저우 의과대학 제5부속병원 직원).

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름	회사	카탈로그 번호	댓글
일회용 침술 바늘	Huan Qiu, 중국	N/A	두피 침
GAITRite	CIR Systems Inc, America	https://www.gaitrite.com/	게이트라이트 보행 분석 시스템
니르스마트-500	후이추앙, 중국	N/A	fNIRS

술

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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재인쇄 및 허가

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허가 요청

두피 침술 전전두엽 피질 반응 향상을 위한 이중 작업 보행 동기화

이 논문에서

요약

초록

서론

프로토콜

결과

토론

공개 사항

감사의 글

재료

참고문헌

재인쇄 및 허가

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