다양한 음향 조건이 6분 보행 검사 수행 및 회복에 미치는 영향

본 연구는 무작위 교차설계를 적용하여 각 참가자가 세 가지 청각 조건(양이성 비트, 메트로놈, 무음 대조군)을 서로 다른 날에 모두 경험하게 됩니다. 이전 조건의 잔여 효과를 최소화하기 위해 세션 간에는 최소 24시간의 워시아웃 기간을 두었습니다. 조건 적용 순서는 잠재적인 순서 효과, 피로 효과, 학습 효과를 균형있게 조절하기 위해 컴퓨터 지원 단순 무작위화(https://www.randomizer.org/)를 통해 결정됩니다. 참가자는 아래 여섯 가지 가능한 순서 중 하나에 무작위로 배정됩니다:

순서 1: 대조군 - 메트로놈 - 양이성 비트 순서 2: 대조군 - 양이성 비트 - 메트로놈 순서 3: 메트로놈 - 대조군 - 양이성 비트 순서 4: 메트로놈 - 양이성 비트 - 대조군 순서 5: 양이성 비트 - 대조군 - 메트로놈 순서 6: 양이성 비트 - 메트로놈 - 대조군

중재

1. 메트로놈 조건 (리듬 청각 자극) 각 참가자의 자연스러운 보행 템포를 객관적으로 측정하기 위해, 테스트 세션 전 30초간 사전 보행 평가를 실시합니다. 참가자는 선호하는 편안한 속도로 걷도록 요청받으며, 연구자가 30초 동안 걸음 수를 세어 기록합니다. 이 값에 2를 곱하여 1분 기준 보행 템포(걸음/분)를 계산합니다(Chase et al., 2023). 테스트에 사용될 메트로놈 템포는 Yu et al. (2015)의 프로토콜에 따라, 참가자의 기준 템포의 110%(즉, 자연 리듬보다 10% 빠르게)로 표준화됩니다. 목표 메트로놈 리듬(분당 비트 수, BPM)은 기준 템포에 계수 1.10을 곱하여 계산됩니다. 메트로놈 자극은 오픈이어 헤드폰을 통해 6분 보행 검사 동안 지속적으로 제공됩니다.

2. 양이성 비트 조건 양이성 비트 자극은 각 귀에 서로 다른 주파수의 순수한 음파를 동시에 전달하여, 뇌가 이 두 주파수 간의 수학적 차이를 제3의 내부 생성 비트로 지각하는 것을 포함합니다. 본 프로토콜에서는 오른쪽 귀에 120 Hz, 왼쪽 귀에 100 Hz의 운반 주파수를 전달하여, 인지적 경계 상태와 운동 집중과 관련된 베타 주파수 대역(~20 Hz)에 해당하는 20 Hz의 양이성 차이를 생성합니다. 100-120 Hz 범위의 운반 주파수는 생리학적으로 안전하고 인체에 잘 견디기 때문에 선택되었습니다(Chaieb et al., 2015).

   양이성 오디오 파일은 Audacity(버전 3.7.5.0) 소프트웨어를 사용하여 생성되었으며, 두 주파수 채널이 혼합되지 않도록 주의 깊게 분리되었습니다. 청취 편안도를 높이고 환경음을 차단하기 위해(외이도를 물리적으로 막지 않고) 양이성 자극의 배경에 핑크 노이즈가 추가되었습니다.

   문헌에 따르면 양이성 자극은 목표한 피질 효과를 충분히 발휘하기 위해 신경학적 적응 기간이 필요하다고 알려져 있으므로(Gao et al., 2014), 참가자는 주요 보행 검사를 시작하기 직전에 휴식 자세로 6분간 양이성 오디오 파일을 듣게 됩니다(Ala et al., 2018). 그 후 양이성 자극은 오픈이어 헤드폰을 통해 6분 보행 검사 동안 계속 제공됩니다.

3. 대조군 조건 참가자는 헤드폰을 착용하지 않고 추가적인 청각 자극 없이, 표준 임상 환경음 조건에서 6분 보행 검사를 완료합니다.

장비 헤드폰: 청각 자극은 HUAWEI FreeClip 2 헤드폰을 통해 전달됩니다. 이 헤드폰은 차세대 오픈이어(방향성 기도전도) 기술을 적용합니다. 음향 요소는 외이도 내부가 아닌 외이도 바로 바깥에 위치하여, 외이도를 물리적으로 막지 않으면서 소리를 외이도로 유도합니다. 이 설계는 참가자가 검사 중 연구자의 표준화된 구두 격려 지시와 주변 환경음을 완전히 인지할 수 있도록 보장하며, 청각 자극 전달의 무결성을 훼손하지 않습니다.

맥박 산소 측정기: 심박수와 말초 산소 포화도(SpO₂)는 손가락 맥박 산소 측정기(Surginatal, Lk47, 중국)를 사용하여 측정됩니다.

혈압계: 혈압은 자동 혈압계(Omron, HEM-7143-E, 네덜란드)를 사용하여 측정됩니다.

연구 절차 사전 검사 평가 각 세션 시작 시, 참가자는 앉은 자세로 10분간 휴식합니다. 이 휴식 기간 이후 기준 측정값(심박수, 혈압, SpO₂, Borg 척도(6-20)를 이용한 지각된 호흡곤란, 전반적 피로도, 대퇴사두근 피로도)이 기록됩니다. 참가자는 이 세 가지 지각적 차원 각각을 6(전혀 힘들지 않음)에서 20(최대 힘듦)까지의 척도로 별도로 평가하도록 요청받습니다.

6분 보행 검사(6MWT) 6MWT는 ATS/ERS 표준(ATS Committee, 2002)에 따라 길이 30미터의 직선적이고 평평하며 표시된 복도에서 실시되며, 비상 중재 장비가 가까이에 비치됩니다. 참가자는 6분 동안 달리지 않고 가능한 한 멀리 자신의 속도로 걷도록 지시받습니다. 각 분마다 표준화된 구두 격려가 제공됩니다. 필요한 경우 참가자는 타이머를 멈추지 않고 휴식할 수 있습니다. 참가자 안전을 위해, 가슴 통증, 심한 호흡곤란, 균형 상실, 다리 경련, 과도한 창백함/발한이 발생할 경우 연구자에 의해 검사가 즉시 중단됩니다.

6분 기간이 끝나면, 총 이동 거리가 미터 단위로 기록됩니다. 보행 역학과 노력 효율성의 추가 측정으로 보행 템포가 평가됩니다: 6MWT의 4번째 분 동안, 연구자는 참가자의 1분간 걸음 수를 세어 기록합니다(Deboeck et al., 2005).

사후 검사 회복 기간 검사 완료 직후 및 회복 기간의 1분, 3분, 5분 시점에 다음 측정값이 재평가 및 기록됩니다: 심박수, SpO₂, 혈압(앉은 자세), Borg 척도 점수(지각된 호흡곤란, 전반적 피로도, 대퇴사두근 피로도).

측정 시점 요약

모든 생리학적 및 지각적 변수는 세션당 다섯 시점에서 기록됩니다:

사전 검사(휴식 기준) 검사 직후 회복 1분 회복 3분 회복 5분

표본 크기 적절한 통계적 검정력을 보장하기 위한 최소 표본 크기는 데이터 수집 과정 초기에 수행된 파일럿 연구를 바탕으로 결정됩니다. 본 연구에 특정한 실제 효과 크기는 파일럿 데이터에서 계산되어 G*Power 소프트웨어에 입력됩니다. 유의 수준 α = 0.05 및 통계적 검정력 80%에 필요한 순수 참가자 수가 객관적으로 결정되며, 잠재적 데이터 손실을 고려하여 20%의 여유분이 추가됩니다.

통계 분석 모든 통계 분석은 SPSS 버전 26을 사용하여 수행됩니다. 기술 통계는 연속 변수의 경우 평균 ± 표준 편차(M ± SD)로, 범주형 변수의 경우 빈도 및 백분율(n, %)로 표시됩니다. 데이터 분포의 정규성은 시각적 방법(히스토그램 및 Q-Q 도표)과 분석적 방법(Shapiro-Wilk 검정)을 모두 사용하여 평가됩니다.

연구의 교차설계를 고려하여, 일원 반복측정 분산분석(One-Way Repeated Measures ANOVA)을 사용하여 세 가지 청각 조건(양이성 비트, 메트로놈, 대조군)이 6분 보행 거리(6MWD) 및 평균 보행 템포에 미치는 영향을 검토합니다. 참가자가 검사 조건을 경험한 순서에서 발생할 수 있는 학습 또는 피로 효과를 통제하기 위해, 참가자의 순서 배정이 분석에서 집단 간 요인으로 포함됩니다.

이원 반복측정 분산분석(Two-Way Repeated Measures ANOVA, 조건 × 시간)을 적용하여 세 가지 청각 조건의 주효과와 조건 × 시간 상호작용이 다섯 측정 시점(사전 검사, 검사 직후, 회복 1분, 3분, 5분)에 걸친 자율신경 및 생리학적 변수에 미치는 영향을 검토합니다.

호흡곤란과 피로도에 대한 Borg 척도 점수는 순위형 데이터를 나타내므로, 이 변수들에 대해서는 비모수적 Friedman 검정이 직접 사용됩니다. 통계적으로 유의한 차이나 상호작용이 확인된 경우, Bonferroni 교정 사후 검정을 적용하여 어떤 조건이나 시점이 관찰된 차이를 야기했는지 판단합니다. 모든 통계 분석의 유의 수준은 p < 0.05로 설정됩니다.

안전 조치 모든 검사 절차는 경험 있는 물리치료사에 의해 수행되며, 참가자는 검사 전반에 걸쳐 물리치료사의 지속적인 감독 하에 있습니다. 각 검사 세션 전에 활력 징후를 평가하여 금기 조건을 배제합니다. 검사 중 다음 중 어느 하나라도 발생할 경우 물리치료사에 의해 검사가 즉시 중단됩니다: 가슴 통증, 견딜 수 없는 호흡곤란, 균형 상실, 다리 경련, 과도한 창백함 또는 발한, 양이성 자극과 관련 가능한 갑작스러운 두통, 메스꺼움 또는 현기증.

연구 기간: 2026년 4월 - 6월(3개월)