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Effect of Electroacupuncture at GB14 on Brain Activity
양백(GB14) 전침자극이 뇌파 변화에 미치는 영향
Korean J Acupunct 2019;36:241-251
Published online December 27, 2019;  https://doi.org/10.14406/acu.2019.026
© 2019 Society for Meridian and Acupoint.

Tae-Ri Kang
강태리

Department of Meridian and Acupoint, College of Korean Medicine, Woosuk University
우석대학교 한의과대학 경혈학교실
Correspondence to: Tae-Ri Kang
Department of Meridian and Acupoint, College of Korean Medicine, Woosuk University, Junghwasan-dong, Wansan-gu, Jeonju 54986, Korea
Tel: +82-63-230-2914, Fax: +82-63-231-2901, E-mail: granger17@naver.com
Received October 10, 2019; Revised December 5, 2019; Accepted December 5, 2019.
This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract

Objectives:

The purpose of this study was to examine the effects of electroacupuncture at GB14, on brain activity assessed on an electroencephalogram(EEG).

Methods:

(1) Thirty-four healthy participants were randomly divided into two groups, receiving either real acupuncture or non-penetrating sham acupuncture at GB14. (2) EEG measurements were conducted simultaneously before and after a 5-minute electroacupuncture stimulation, and the differences in the resulting EEG parameters were compared between the test and control groups.

Results:

(1) Absolute power increased significantly in the theta-wave channel of the occipital region and in the entire alpha-wave channel. (2) Relative power decreased significantly in the theta-wave channels of the frontal and occipital regions. (3) Coherence decreased significantly in the theta- and beta-wave channels of the parietal and occipital regions, and increased significantly in the alpha-wave channels of most areas.

Conclusions:

This study shows that electroacupuncture stimulation at GB14 activates the alpha frequency band in particular.

Keywords: GB14, EEG, electroacupuncture, RCT
서 론

최근 외부 전기 자극을 통한 뇌신경 질환의 치료를 목적으로 하는 임상적 연구와 개발이 진행되고 있는데, Yun 등1)은 두피 바깥쪽에서 2 mA 정도의 낮은 전류자극을 줌으로써 뇌의 네트워크를 따라 안쪽영역까지 자극이 가능하다는 연구 결과를 바탕으로 하여 이마에 착용하는 밴드형의 인지장애 치료용 제품을 개발 중이며, Song 등의 연구2)에서도 경두개직류자극치료(tDCS)라고 하여 경도인지장애 환자를 두 그룹으로 나누어 이중맹검을 시행했는데, 3주 간 9회 양측 전두엽 부위에 뇌직류전기 자극치료를 받은 그룹 환자들이 대조군에 비하여 국소 대뇌 대사량이 상승하고, 기억력 향상 효과가 있었다고 발표했다.

이러한 연구 보고들을 바탕으로 이마에 위치한 경혈의 전침자극을 통한 전두부의 전기 자극이 뇌기능에 어떠한 변화를 가져오는지 알아보기 위하여 전침 자극 전·후 뇌파 변화를 관찰하고자 시도했다.

본 연구에서는 족소양담경의 소속 경혈인 양백(陽白, Yangbai, GB14)을 선혈하였는데, 양백(GB14)은 이마에 위치하여 두뇌와 안면부의 신경‧혈관계 질환의 치료에 주로 사용되는 경혈로3), 이의 전침자극이 근위취혈로서 뇌의 작용과 활성도에 직접적인 영향을 줄 것이라 기대하였다.

뇌파를 활용하여 한의학적 치료의 효과와 경락학설 등에 대하여 시험적으로 규명하고자 하는 연구들이 많이 이루어지고 있다. Choi 등4)은 경락과 경혈의 성질에 따른 뇌파 변화의 차이에 대하여 연구했는데, 보고에 따르면 木穴의 자침 시에는 뇌파가 안정적이었던 반면 金穴을 자침할 때에는 뇌파의 변동이 크게 있었다. Park 등5)은 노인치매환자를 대상으로 하여 신맥(BL62), 조해(KI6)에 전침자극을 하고 뇌파를 관찰하였는데, 그 결과 시술 중 관찰한 뇌파에서 유의한 변화가 나타났으나, 시술 후의 뇌파에서는 유의성이 떨어졌다. 광명(GB37)의 자침 후 Alpha와 Beta파의 유의한 변화에 대해 보고한 Yu 등6)의 연구처럼 단일 경혈 자침 전·후의 뇌파 변화에 대한 연구들도 다양하게 이루어지고 있다.

본 연구는 객관성을 높이기 위하여 무작위배정 플라시보 대조군 연구로 설계하였으며, 건강한 피험자 34명을 대상으로 하여 진짜 침과 거짓 침을 무작위로 배정한 후에 전기 자극을 주어 전, 후에 측정한 뇌파 데이터를 비교‧관찰하여 양백(GB14) 전침자극이 뇌의 활성을 통하여 인지장애의 치료에 활용될 수 있을지에 대한 임상적 의미를 규명하고자 하였다.

대상 및 방법

임상시험에 자발적으로 동의하고 참여한 만 19세∼40세의 건강한 성인 34명을 대상으로 하였다. 임상연구 시작 전 1차 방문에서 본 연구의 목적과 시험과정에 대하여 피험자에게 충분히 설명하고, 서면으로 동의를 받았으며 서면 동의를 받는 순서에 따라 스크리닝 번호가 부여되었다. 인구학적 정보, 약물력, 현병력, 과거력 문진 및 이학적 검사를 시행하고, 검사 결과를 참조하여 적합성 여부를 최종 판단하여 연구를 시작하였다. 본 연구는 우석대학교 부속한방병원 IRB 승인(WSOH M1804-01-03)을 받아 진행되었으며, 2018년 8월부터 피험자 모집을 시작하여 2018년 11월에 연구를 종료하였다.

모집된 34명의 피험자 중 뇌파 측정 과정에서 불편감을 호소하며 중도 포기 의사를 밝힌 1명이 탈락하여 모든 과정을 마친 총 33명의 데이터를 분석에 활용하였다.

1. 연구대상

1) 선정기준

(1) 만 19세∼40세의 남녀 성인 대상자

(2) 본 임상시험의 목적 및 내용에 대해 충분히 설명을 들은 후 자발적으로 피험자 동의서에 서명한 자

2) 제외기준

(1) 심장혈관계, 자율신경계, 뇌질환, 정신질환의 병력이 있는 자

(2) 측정에 영향을 미칠 수 있는 약물을 복용 중인 자

(3) 두부의 선천성 기형이나 외상 등으로 두부 자침 및 뇌파 측정이 곤란한 자

(4) 시험장소와 같은 좁고 어두운 공간에서 불안 초조 등을 느끼는 자

(5) 자침을 과도하게 두려워하거나 자침에 부적합한 자

(6) 시험에 영향을 미칠 가능성이 있는 의료적 처치를 받고 있는 자

2. 연구방법

1) 대조군의 선정

시험군과 대조군은 2:1로 배정되었으며, 시험 당일 컴퓨터 프로그램을 이용한 블록 무작위 배정법(Block randomization)을 이용하여 결정되었다. 총 34명 중 시험군 22명, 대조군 12명으로 배정하였으나, 대조군 1명이 중도 탈락하여 최종 분석에는 시험군 22명, 대조군 11명의 데이터를 활용하였다.

시험군은 진짜 침을 이용한 침습적 처치 후 전침기기를 연결하여 전기 자극을 주었으며, 대조군의 경우 거짓 침을 이용한 비침습적 처치 후 전침기기를 연결하여 거짓 전기 자극을 주어 시험군과 구분이 어렵도록 하였다. 피험자에게는 배정 결과를 알리지 않고 진행하였으며, 시험이 끝나고 나서 고지하였다.

2) 침전기자극술

(1) 임상시험 선정 경혈: 양백(GB14)은 족소양담경에 속하는 경혈로 양측 눈의 동공 중심에서 수직으로 위쪽, 눈썹 위 1촌 부위에 위치한다(Fig. 1)7). 침전기자극술을 시행하기 위한 전침기의 전극 연결을 위하여 좌측 양백(GB14)과 그 외측으로 1촌 부위의 임의의 혈, 총 2개의 혈위를 선정하였다.

Fig. 1.

Location of GB14.



(2) 침의 제형 및 시술방법: 진짜 침의 경우 스테인레스 멸균침(stainless-steel needle, 0.20×30 mm, Woojin Medical Device Inc., Korea)을 사용하였으며, 거짓 침의 경우 Park Sham device (Dongbang Acupuncture Inc. Korea)를 사용하였다.

Park Sham Device (PSD)는 Park8)이 개발한 것으로 가운데가 뚫려있는 동그란 플라스틱 한쪽 면에 부착된 양면테이프를 이용하여 경혈 위의 피부에 고정한 다음, 진짜 침 혹은 거짓 침을 guide tube와 Park tube로 넣고 침병의 끝을 조작해 침을 체내로 자입할 수 있도록 구성되어 있다(Fig. 2). 이 때 PSD는 끝이 뭉툭하여 피부를 뚫지 못하지만, 침체가 침병으로 후퇴할 수 있는 구조로 인해 전체적 길이가 짧아지게 되므로 시각적으로는 침이 피부를 뚫고 들어간 것처럼 보인다.

Fig. 2.

Structure of Park sham device.



침 시술은 한의과대학 졸업 후 임상경력 5년 이상인 한의사 1인이 선정된 혈위에 지정된 방법대로 시술하였다.

시험군과 대조군 모두 알콜솜으로 자침부위를 닦아 소독한 후 해당 혈위에 Park Sham device를 부착하고, 시험군의 경우 스테인레스 침을 이용하여 guide tube와 Park tube에 혈위 당 1개씩(총 2개) 깊이 0.5 cm 이내로 자입하였고, 대조군의 경우 Sham needle을 같은 방법으로 고정하였다.

전기 자극 시간을 포함하여 약 5분 유침 후에 발침하고, Park Sham device를 제거한 후 발침 부위를 다시 알콜솜으로 닦아주었다.

(3) 전침자극 방법: 전침기기는 굿플 GP-304N (Goodpl Inc., Korea)을 사용하였다. 나란한 두 침병에 전침기기의 전극을 연결하고, 전원을 켠다. 주파수는 50 Hz로 고정하고, 전류의 세기는 다이얼을 서서히 돌려 피험자가 느끼기 어려운 정도의 강도인 9시 방향에서 멈추고, 약 1분 간 전류가 흐르도록 하였다. 대조군에서는 전침기기의 전원을 켜지 않은 상태로 같은 과정을 반복하였다. 예비시험 결과 해당 전류 세기에서는 피험자에게 전기 자극이 거의 느껴지지 않았기 때문에 시험군과 대조군 간의 구분이 어려울 것으로 예상하였다.

3) 뇌파의 측정

피험자가 10분 간 안정을 취하도록 한 후, 무처치 상태의 뇌파 측정을 시작하였다. 뇌파 측정 시에는 약간 누운 자세로 눈을 감은 상태로 진행하며, 수면 상태가 되거나 과도하게 생각에 몰입하지 않고 최대한 안정적인 상태를 유지할 수 있도록 하였다. 눈동자, 침삼킴 등 안면근육의 움직임을 최소화 하고, 전자기기와 소음 등 측정값에 영향을 줄 수 있는 외부요인을 최대한 통제하며, 편안하고 조용한 상태에서 측정을 진행하였다.

뇌파의 측정은 Neuron-Spectrum-4/P (Neurosoft, Russia) 장비를 이용하였다. 먼저 피험자의 머리에 International 10∼20 system positioning manual (Table 1, Fig. 39))에 따라 FP1, FP2, F7, F3, Fz, F4, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1, O2, A1, A2의 21개 위치에 뇌파측정용 표면 전극이 부착되어있는 전극모자를 씌운 후, 각 전극에 전극젤(Electro-EEG-Gel)을 주입하면서 신호를 확인하였다. 뇌파의 기록은 Neuron-Spectrum. NET 프로그램을 이용하였으며, 모든 전극의 impedance는 7 kΩ 이하가 되도록 하였다. 모든 신호는 HPF (high pass filter)는 0.5 Hz, LPF (low pass filter)는 75 Hz, Notch filter는 55∼65 Hz로 하여 추출하였다.

10~20 System Positioning

10~20 System electrodesLocation
FP1, FP2Lt. Rt. frontal-pole, anterior frontal
F3, F4Lt. Rt. frontal, middle-posterior frontal
C3, C4Lt. Rt. central, Rolandic
P3, P4Lt. Rt. parietal
O1, O2Lt. Rt. occipital
F7, F8Lt. Rt. antero-temporal
T3, T4Lt. Rt. mid-temporal, middle-temporal
T5, T6Lt. Rt. post-temporal
Fzmidline frontal
Czmidline central (vertex)
Pzmidline parietal
A1, A2Lt. Rt. ear

Fig. 3.

10-20 System positioning.



무처치 안정 상태에서 5분 간 실시간 뇌파측정데이터를 저장한 다음, 뇌파측정장치의 전원을 끄고 피험자의 상태를 확인한 후, 지정된 혈위에 1분 간 전침자극을 시행하였다. 전기 자극이 끝나면 피험자의 이상 유무를 확인한 후 다시 뇌파측정장치를 켜고 유침 상태로 4분 간 유지하였다. 발침한 후 자침 부위를 소독하고 피험자의 이상 유무를 확인한 후에 다시 5분 간 실시간 뇌파측정데이터를 저장하였다.

뇌파측정장치의 전원을 끄고, 뇌파측정기의 전극을 피험자의 머리에서 제거하였다(Fig. 4).

4) 뇌파의 분석

잡음(artifact)의 제거와 데이터 변환, 통계 분석은 미국 FDA 인증을 획득한 NeuroGuide software (Neuro-Guide 2.9.1, Applied Neuroscience, Inc, USA)를 사용하였다. NeuroGuide는 뇌파의 여러 가지 분석 방법과 정상 뇌파와의 비교를 위한 표준화 데이터베이스를 제공하는 소프트웨어 프로그램으로 다양한 연령의 일반인을 대상으로 눈을 감은 상태와 눈을 뜬 상태의 안정 뇌파를 측정하여 데이터베이스화 하여, 이를 기반으로 피험자 뇌파의 absolute power, relative power, Coherence, phase lag, asymmetry 값의 표준화 점수를 얻을 수 있다10,11).

잡음(artifact) 제거 방법은 NeuroGuide 프로그램에서 제공하는 Automatic Editing으로 시행하였으며, Template Artifact Rejection을 High로 하고, Z Score Artifact Rejection에서 Drowsiness, Eye Movement, Muscle 움직임을 선택하고 Sensitivity를 Midium으로 하였고, Template EEG Selection에서 Amplitude Multiplier를 1.00으로, Z Score EEG Selection에서 Z Score Threshold를 2.50으로 하였다. 뇌파 분석의 질을 높이기 위하여 잡음(artifact)을 제거한 뒤의 데이터의 길이가 1분 이상, 반분신뢰도(split-half reliability)가 95% 이상, 검사-재검사신뢰도(test- retest reliability)가 90% 이상인 데이터만 분석에 활용하였다.

측정된 시계열 뇌파 신호를 주파수의 성분으로 분해하는 Fast Fourier Transform (FFT) 분석을 통해 주파수대는 1.0∼50 Hz의 범위에서 크게 Delta (1.0∼4.0 Hz), Theta (4.0∼8.0 Hz), Alpha (8.0∼12.0 Hz), Beta (12.0∼25.0 Hz)로 나누었다12).

5) 통계 분석

NeuroGuide에서 제공하는 통계프로그램 Neurostat (version 2.9.1)을 이용하였다.

전침자극 전·후의 뇌파 데이터의 그룹별 평균과 표준편차를 구하여 반올림하여 소수점 셋째자리까지 기록하였고, 각 피험자별 전침자극 전·후의 데이터 차이를 비교 분석하기 위하여 paired t-test를 실시하였다. p-value가 0.05 미만인 경우를 통계적으로 유의한 것으로 해석하였다.

결 과

1. 피험자 특성

피험자 중 시험군의 연령은 평균 23.09±1.93세(최소 20세, 최대 28세)이고 남성 16명(72.73%), 여성 6명(27.27%)으로 남성 피험자가 다수였다. 평균 신장은 171.66±6.52 cm 몸무게는 66.18± 10.20 kg이었으며, 수축기 혈압은 125.05±15.51 mmHg, 이완기 혈압은 79.91±9.07 mmHg였다. 대조군의 경우 연령 평균 24.55± 2.73 세(최소 20세, 최대 29세) 남성 7명(63.64%), 여성 4 명(36.36%)이었으며, 평균 신장은 172.15±7.44 cm, 몸무게 71.61±16.21 kg, 수축기 혈압 123.45±12.40 mmHg, 이완기 혈압 77.45±10.05 mmHg 으로, 군 간 피험자 특성은 대체로 유사하였다(Table 2).

Characteristics of Participants (n=33) at Baseline Conditions

CharacteristicsTreated GroupControl Group


Mean (N)S.D.Mean (N)S.D.
Gender
 Male1672.73763.64
 Female627.27436.36
Age (year)23.091.9324.552.73
Heights (cm)171.666.52172.157.44
Weight (kg)66.1810.2071.6116.21
Systolic pressure (mmHg)125.0515.51123.4512.40
Diastolic pressure (mmHg)79.919.0777.4510.05


2. 눈가림(blinding) 결과

시험군 22명 중에서 본인이 받은 처치가 진짜 침인 것 같다고 응답한 사람은 19명(86.36%), 가짜 침인 것 같다고 응답한 사람은 3명(13.64%)이었으며, 대조군 11명 중 본인이 받은 처치가 진짜 침인 것 같다고 응답한 사람은 9명(81.82), 가짜 침인 것 같다고 응답한 사람은 2명(18.18)으로,두 군 모두 본인이 진짜 침으로 시술받았다고 생각하는 피험자가 다수였다(Table 3).

Participants’ Guesses on the Type of Acupuncture They had Received

Experience in AcupuntureParticipants’ GuessesTreated GroupControl Group
HaveReal166
Sham22
NoneReal33
Sham10
2211


3. 전침자극 전·후 뇌파의 변화

1) Absolute Power의 변화

시험군에서는 Delta주파수대의 FP1, F8, T4, T5, T6 5개 채널, Theta주파수대의 C3, C4, Cz, T5 4개 채널, Beta주파수대의 P4, T6, O1, O2 4개 채널에서 p<0.05의 유의한 증가가 있었고, Theta주파수대의 T6, P4, O1, O2 4개 채널과 Alpha주파수대의 19개 전 채널에서 p<0.01의 매우 유의한 증가가 있었다(Table 4, Fig. 5).

FFT Absolute Power Group Paired t-Test - Treated Group (1)

DeltaTheta


1.0~4.0 Hz4.0~8.0 Hz


PrePostBetweenPrePostBetween


Mean±SDMean±SDp-valueMean±SDMean±SDp-value
FP1-LE22.125±11.48132.807±37.8240.031*10.505±5.27311.201±5.3780.053
FP2-LE24.493±16.27433.262±35.1830.08110.685±5.28611.223±5.2960.208
F7-LE19.400±14.47426.842±37.4170.0588.645±4.5229.029±4.2770.073
F3-LE19.683±13.16327.749±37.6970.12312.455±5.96612.851±5.6940.214
Fz-LE20.477±12.67329.813±37.7320.06214.292±6.80214.766±6.3990.229
F4-LE19.235±12.26628.645±37.0590.05612.205±5.95512.771±5.8770.196
F8-LE19.791±15.46326.686±34.5350.024*8.396±4.8578.719±4.2990.212
T3-LE13.124±12.75720.876±37.4770.0846.336±3.8236.804±4.1330.083
C3-LE16.596±11.98024.692±37.1870.11310.262±5.01410.924±5.1580.039*
Cz-LE20.170±12.91428.659±37.5510.11213.002±6.23513.978±6.2990.030*
C4-LE17.011±13.36625.875±40.6010.0649.849±4.98310.670±5.3590.026*
T4-LE14.824±15.66524.163±39.6110.049*6.064±3.5866.839±4.3350.050
T5-LE13.061±12.22421.203±36.2100.025*6.863±4.0877.893±5.1290.028*
P3-LE25.686±48.94726.000±37.7130.24210.872±9.29510.835±5.7890.309
Pz-LE18.629±12.99427.073±37.8700.08411.729±6.27212.860±6.8360.085
P4-LE17.078±12.76725.966±37.9460.0689.651±4.83110.874±5.3950.009**
T6-LE12.753±12.66722.588±38.4360.028*6.356±3.6237.508±4.3700.005**
O1-LE13.871±10.07123.774±32.4050.0577.174±4.3888.274±4.8880.007**
O2-LE13.405±11.62323.323±37.6110.0716.696±4.1437.613±4.6200.022**

*p<0.05

**p<0.01.


FFT Absolute Power Group Paired t-Test - Treated Group (2)

AlphaBeta


8.0~12.0 Hz12.0~25.0 Hz


PrePostBetweenPrePostBetween


Mean±SDMean±SDp-valueMean±SDMean±SDp-value
FP1-LE16.539±12.83321.153±12.3710.000**8.161±4.3188.469±3.5350.158
FP2-LE16.673±12.81921.229±12.4490.000**8.106±3.8028.436±3.4860.247
F7-LE12.915±10.43615.963±9.9130.000**7.220±4.4797.431±3.6380.166
F3-LE20.428±16.04925.451±15.4310.001**9.676±5.56410.100±4.8070.118
Fz-LE23.411±17.78029.448±17.0730.001**10.201±5.65910.758±4.8580.082
F4-LE20.156±15.25225.257±14.8440.001**9.502±5.0469.960±4.3760.111
F8-LE12.360±9.37015.627±9.3910.000**7.431±4.1147.686±3.4220.238
T3-LE9.571±7.56911.372±8.4250.007**23.140±43.85531.936±75.5980.17
C3-LE21.028±18.10825.765±17.0020.003**11.700±7.98011.682±5.9340.385
Cz-LE27.259±22.05634.235±20.9710.002**12.725±10.01612.640±6.0500.173
C4-LE19.723±17.39824.267±15.6850.002**11.373±7.47511.430±5.2330.309
T4-LE8.513±5.77910.511±6.0970.003**25.709±39.13132.652±50.0170.315
T5-LE17.942±14.89625.137±20.5160.000**9.651±6.80910.506±6.4730.144
P3-LE28.687±23.77041.805±30.5190.000**15.795±16.83416.523±10.4090.052
Pz-LE33.832±29.01047.200±28.1490.000**18.446±20.90618.313±9.9650.057
P4-LE30.074±23.44742.965±23.5290.000**16.096±14.77817.508±8.5030.025*
T6-LE18.643±14.20323.867±11.6260.000**9.973±6.16811.074±5.5520.020*
O1-LE26.343±21.56938.976±25.2090.000**11.705±10.06512.779±6.6670.017*
O2-LE27.572±24.63438.137±26.5440.000**11.500±9.77412.536±6.6070.029*

*p<0.05

**p<0.01.


Fig. 4.

Flow of experimental procedure.


Fig. 5.

FFT absolute power group paired t-test (p-value) - treated group.



대조군의 경우 Alpha주파수대의 FP1, FP2, F7, F8, F3, Fz, C3, T4, T5, T6, P4, O2 12개 채널, Beta주파수대의 T4, T5, T6, P3, P4, O1, O2 7개 채널에서 p<0.05의 유의한 증가가 있었고, Alpha주파수대의 P3, Pz, O1 3개 채널에서 p<0.01의 매우 유의한 증가가 있었다(Table 5, Fig. 6).

FFT Absolute Power Group Paired t-Test - Control Group (1)

DeltaTheta


1.0~4.0 Hz4.0~8.0 Hz


PrePostBetweenPrePostBetween


Mean±SDMean±SDp-valueMean±SDMean±SDp-value
FP1-LE51.031±83.61648.600±60.3210.34713.445±5.99213.455±6.6390.738
FP2-LE55.513±99.79848.494±57.6210.18213.751±6.90513.625±6.5080.978
F7-LE31.494±42.72035.576±46.7790.2879.843±4.13910.326±5.6320.799
F3-LE35.362±56.13432.741±46.2440.95115.308±5.88714.367±6.5350.131
Fz-LE38.977±60.12840.146±65.2120.98417.736±6.67416.760±7.7650.214
F4-LE36.480±57.94937.324±58.9340.50015.388±5.80614.805±7.0870.316
F8-LE38.291±61.80538.517±52.3910.21310.030±4.91710.376±5.7810.792
T3-LE27.685±52.86427.147±50.0600.6797.586±4.4427.776±5.7880.741
C3-LE30.908±48.79528.120±41.4650.43412.505±4.54011.927±5.5220.222
Cz-LE34.427±49.80432.854±46.3080.78016.020±5.59715.408±6.5540.342
C4-LE34.675±62.51636.224±66.1900.65312.565±5.33512.720±6.7320.729
T4-LE27.833±56.85227.503±52.3120.6997.204±4.7347.316±5.7390.637
T5-LE27.329±54.97228.916±56.1710.0948.556±6.1019.621±8.6800.490
P3-LE30.080±51.73028.638±44.3890.37711.169±5.13811.246±5.9860.695
Pz-LE31.848±52.32632.332±48.2040.06113.066±5.65513.191±6.5790.823
P4-LE29.645±49.95231.094±48.3090.07911.562±5.77312.259±7.2200.634
T6-LE28.494±59.17029.161±55.7780.1948.337±5.9369.574±7.7140.257
O1-LE28.145±52.02127.238±43.3690.3218.369±5.0669.081±5.8180.197
O2-LE25.652±45.68128.477±50.6280.3418.089±5.1119.327±6.7820.132

*p<0.05

**p<0.01.


FFT Absolute Power Group Paired t-Test - Control Group (2)

DeltaTheta


8.0~12.0 Hz12.0~25.0 Hz


PrePostBetweenPrePostBetween


Mean±SDMean±SDp-valueMean±SDMean±SDp-value
FP1-LE15.669±8.54820.011±11.2850.030*7.662±3.6338.487±3.9800.220
FP2-LE15.409±8.60720.103±11.5090.018*7.678±3.7998.459±3.7880.151
F7-LE11.500±6.56914.231±7.4740.036*6.871±3.7897.226±3.6660.565
F3-LE18.771±9.83623.408±13.7860.045*9.113±4.3389.725±4.7920.469
Fz-LE22.123±11.86527.755±17.1070.043*9.770±4.39510.634±5.1810.314
F4-LE19.207±10.32823.862±14.7910.0549.518±4.26810.182±4.8980.427
F8-LE11.416±6.27314.020±7.6720.034*7.393±3.8467.593±3.6890.640
T3-LE8.240±4.1709.540±4.3450.0587.352±6.4789.086±7.1930.331
C3-LE18.348±10.27322.944±13.9250.029*9.302±4.72210.471±5.8100.198
Cz-LE25.091±15.04131.046±20.1160.05310.464±5.30812.059±6.9470.115
C4-LE19.642±13.18123.875±17.1880.0589.677±4.54511.194±5.6640.075
T4-LE8.024±4.5439.189±4.7510.048*8.694±9.68710.395±11.2070.039*
T5-LE14.550±12.85622.334±21.4820.015*7.153±3.4059.520±4.8720.022*
P3-LE21.356±14.77131.123±17.5890.006**10.089±5.03312.775±7.4060.048*
Pz-LE28.205±17.96441.993±21.1050.010**11.796±6.46215.350±11.1200.055
P4-LE26.205±19.54541.735±28.0720.012*11.175±5.96515.382±11.5210.036*
T6-LE17.698±13.78328.024±25.1720.029*7.989±4.99910.464±5.7930.035*
O1-LE22.258±16.56938.955±29.8190.006**8.931±5.94613.156±7.9900.022*
O2-LE21.842±17.48940.666±37.6240.012*9.133±7.59512.052±7.8710.022*

*p<0.05

**p<0.01.


Fig. 6.

FFT absolute power group paired t-test (p-value) - control group.


2) Coherence의 변화

시험군에서는 Theta주파수대의 F3-P3, T3-P3, C3-P3, C4-O2, P3-P4, P4-T6 6개 채널 간, Alpha주파수대의 F3-P3, T3-T5, C3-P3, T4-T6 4개 채널 간, Beta주파수대의 FP1-P3, F3-P3, C3-P3, C3-O1, F8-T6, C4-T6, C4-O2, T4-T6, T4-O2 9개 채널 간에서 p<0.05의 유의한 감소가 있었고, Beta주파수대의 F4-P4, F8-P4, C4-P4 3개 채널 간에서 p<0.01의 매우 유의한 감소가 있었으며, Delta주파수대의 F8-C4, F8-T4 2개 채널 간, Theta주파수대의 F4-C4 1개 채널 간, Alpha주파수대의 FP1-F3, FP1-T5, F7-F3, F7-T5, C3-C4, FP2-F4, FP2-T4, FP2-T6, F8-T6, P4-T6, T3-T4, T5-T6 12개 채널 간, Beta주파수대의 T5-P3, C3-C4 2개 채널 간에서 p<0.05의 유의한 증가가 있었고, Alpha주파수대의 FP1-FP2, FP1-F7, FP1-T3, FP1-O1, FP2-F8, FP2-O2, F7-F8, F7-O1, F3-F4, F3-T3, F3-O1, F4-F8, F4-O2, F8-O2, T3-C3 15채널 간, Beta주파수대의 F3-F4, FP2-F8 2개 채널 간에서 p<0.01의 매우 유의한 증가가 있었다(Fig. 7, Supplementary Table 1).

Fig. 7.

FFT Coherence group paired t-test (p-value) - treated group.



대조군의 경우 Delta주파수대의 F8-F4, C4-P4 2개 채널 간, Theta주파수대의 C3-P3, 1개 채널 간, Beta주파수대의 F7-T5, F3-T5, C3-P3, F4-T4, C4-P4, T4-P4, T4-T6 7개 채널 간에서 p<0.05의 유의한 감소가 있었고, Theta주파수대의 T3-T5, C4-P4 2개 채널 간, Beta주파수대의 C3-T5, C3-O1 2개 채널 간에서 p< 0.01의 매우 유의한 감소가 있었으며, Alpha주파수대의 F3-F4, FP2-P4, FP2-O2, F8-O2 4개 채널 간에서 p<0.05의 유의한 증가가 있었고, Alpha주파수대의 P4-O1, P4-O2 2개 채널 간에서 p<0.01의 매우 유의한 증가가 있었다(Fig. 8, Supplementary Table 2).

Fig. 8.

FFT Coherence group paired t-test (p-value) - control group.


고 찰

뇌파는 대뇌피질의 신경 세포군에서 발생한 뇌전기활동을 체외로 도출하여 전위를 종축, 시간을 횡축으로 설정하여 기록한 것으로, 뇌의 활동 수준을 관찰하는 객관적인 지표로서 뇌파검사는 가장 예민한 방법이다. 인체에 무해하며 다른 진단법에 비해 시간적, 공간적 제약이 적고 비용 대비 효율성이 뛰어나며 즉각적인 분석과 판단이 가능하다는 장점이 있다13).

이러한 뇌파 측정을 활용하여 침 치료의 효과와 경락학설의 임상적 원리를 규명하고자 하는 연구가 다양하며, 침 치료 이후 각 주파수대에서 power 증가를 보고하는 연구가 가장 활발하다. Lee 등14)의 경우 이중맹검 무작위배정 연구를 실시하였는데 신맥(BL62), 조해(KI6)에 저주파자극을 받은 시험군에서 그렇지 않은 대조군에 비하여 Alpha파의 유의한 증가와 Beta, Theta, Gamma파의 유의한 감소가 나타났다. 이를 통하여 해당 혈위의 저주파 자극이 뇌의 안정화에 효과를 나타낸다고 볼 수 있으므로 인지장애의 치료에서 침 치료 뿐만 아니라, 비침습적인 전기치료 등의 활용 가능성 또한 보여주였다.

본 연구에서는 체표에서 전기 자극을 주는 것으로 뇌의 안쪽 영역에 자극을 전달해 대뇌 대사의 상승을 유발하여 인지장애의 치료에 유효한 효과를 낼 수 있다는 최근 연구에서 영향을 받아, 경혈 중 이마에 위치한 양백(GB14)을 선혈하여 전침자극을 주면 뇌에 어떠한 변화를 가져오는지 뇌파 관찰을 통하여 알아보고자 하였다. 양백(GB14)은15) 뇌와 직접 연결된다 하여 뇌 관련 질환의 치료에 다용되는 경혈이다. 경혈의 특성은 풍을 없애고 열을 내리며 기를 통하게 하고 눈을 맑게 하는 것(祛風泄火 宣氣明目)으로, 뇌신경‧혈관계 질환으로 인한 병증에 효과가 있으며, 현기증 전두통 등 두부 질환에 주로 사용한다.

본 연구에서는 피험자를 시험군과 대조군의 두 그룹으로 나누어 Randomized Controlled Trial (RCT)을 시행하였으며, 정량화 뇌파분석 방법을 이용하여 시험군과 대조군 간의 전침자극 전·후 뇌파 변화를 비교하였다.

정량화 뇌파분석(qEEG)이란 진동수를 분석하는 방법으로, FFT 분석을 통하여 뇌파를 주파수 영역으로 데이터화 하여 분석하는 방법이다. 최고값을 나타내는 Frequency를 비교하거나, 각 주파수 별 주파수별 Delta (1.0∼4.0 Hz), Theta (4.0∼8.0 Hz), Alpha (8.0∼12.0 Hz), Beta (12.0∼30.0 Hz), Gamma (30.0∼50.0 Hz) Power spectrum으로 크기를 비교하는 것으로16), 시각적 분석에 비하여 객관적이며 비전문가도 데이터를 통하여 뇌파에 대한 정보를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

양백(GB14)의 전침자극 전·후 Absolute Power를 비교한 결과, 시험군에서는 Delta파의 좌측 전두부와 우측 측두부, Theta파의 두정부와 우측 후두부, Alpha파의 전 영역, Beta파의 후두부에서 p<0.05의 유의성 있는 증가가 나타났는데, 특히 Theta파의 우측 후두부 4개 채널과, Alpha파의 19개 전 채널에서 p<0.01의 유의성 높은 변화를 관찰할 수 있었으며, 대조군에서는 Alpha파와 Beta파의 후두부에서 p<0.05의 유의성 있는 증가가 있었는데 이 중 Alpha파의 후두부 영역 3개 채널에서만 p<0.01의 유의성 높은 변화가 있었다. 이를 통하여 양백(GB14)의 전침자극을 받은 피험자에게서 특히 대뇌 전영역의 Alpha주파수대에서 활성이 두드러짐을 알 수 있었다.

안정 시 뇌파 리듬은 정상인에서도 노화가 진행되면서 진폭과 파워가 점차 감소하고 Alpha파의 활성화가 감소하며, Delta와 Theta의 파워가 증가하는 경향을 보인다17). Hillebrand 외 여러 연구에서 치매환자에서 정상인에 비해 Delta파와 Theta파가 높게 나타난다고 보고했으며18,19), Adler와 Fonseca 등의 연구에서는 치매환자에서 정상인에 비해 Alpha파와 Beta파의 세기가 낮다고 하였다20,21). 또한 Alzheimer 환자에서 두정-후두엽에서 Theta와 Delta 파워가 증가하고 Alpha와 Beta 파워가 감소한다는 연구 결과도 있었다22). Babiloni 등의 연구23)에서는 Alzheimer 치매 환자와 경도인지장애 환자, 정상 노인의 순으로 Delta파가 높고 Alpha파가 낮아지는 성향을 보인다고 하였고, Jang 등의 연구24)에서는 정상인과 치매 환자의 각 주파수 파워를 비교 분석하였는데, 연구 결과에 따르면 Alpha파의 활성도에서 10% 이상의 뚜렷한 차이를 보이고 있었다.

이를 종합해보면 기존 연구들에서는 치매 환자의 경우에 비교적 낮은 주파수의 활성도가 증가하고, 높은 주파수의 활성도가 감소하는 경향이 있다고 하였다. 이에 미루어볼 때 치료 후의 Alpha파의 특징적 증가를 통하여 뇌의 활성화에 긍정적인 영향을 미칠 것을 기대할 수 있다.

Coherence는 위상 차이의 안정성을 측정하여 피질 사이의 기능적 연결성을 판단하는 방법으로25), Coherence mapping을 통하여 power를 통한 정량적 연구에 더하여 피질 간 EEG 활동성을 관찰해 볼 수 있다.

양백(GB14)의 전침자극 전·후 Coherence를 비교한 결과, 시험군에서는 Theta파의 두정부와 우측 후두부, Alpha파의 두정부 일부, Beta파의 두정부와 후두부의 채널 간 연결에서 p<0.05의 유의성 있는 감소와, Delta파의 우측 두정부, Theta파의 두정부, Alpha파의 전 영역과, Beta파의 전두부의 채널 간 연결에서 p< 0.05의 유의성 있는 증가가 나타났는데, 특히 Theta파의 우측 후두부에서 4개, Alpha파의 전두부, 두정부, 후두부에서 15개, Beta파의 우측 두정부 5개 연결에서 p<0.01의 유의성 높은 변화가 있었고, 대조군에서는 Delta파의 우측 두정부, Theta파의 두정부, Beta파의 두정부와 좌측 후두부에서 p<0.05의 유의성 있는 감소와, Alpha파의 전두부와 후두부에서 p<0.05의 유의성 있는 증가가 나타났는데, Theta파의 두정부에서 2개, Alpha파의 후두부 2개, Beta파의 후두부 2개 연결에서만 p<0.01의 유의성 높은 변화가 있었다.

양백(GB14)에 전침자극을 받은 피험자에게서 대조군에 비해 대뇌 영역 간의 연결 활성도에서 유의성 높은 변화를 확인할 수 있었으며, 특히 Theta와 Beta주파수대에서의 두정부, 후두부의 Coherence 감소와 Alpha주파수대에서의 전 영역 간 Coherence 증가가 두드러졌다.

명상치료 중의 뇌파에서 휴식기에 비하여 Alpha파의 Coherence가 증가한다는 연구결과26)가 있으며, 정상노인과 치매노인의 뇌파를 비교한 Han 등의 연구27)를 보면 각 뇌파전극의 주파수 비교와 Coherence 비교 분석 모두 전두엽과 두정엽 영역에서 정상노인의 경우 Alpha파가, 치매노인의 경우 Theta파가 우세하게 활성화되어 있었다. Coherence 역시 인지장애가 높아질수록 연결성이 저하되며, EEG 신호 사이의 높은 Coherence는 뇌의 두 부위 간의 강한 기능적 연결성의 증거로 해석될 수 있는데, 양백(GB14)의 전침자극 이후 Alpha주파수대에서 Coherence가 뚜렷하게 증가된 것을 통하여 임상적으로 대뇌피질의 기능적 활성화를 기대해볼 수 있겠다.

노화가 진행되고 인지장애와 치매 환자로 갈수록 낮은 주파수대가 증가하고 높은 주파수대가 감소하는 양상을 보이며, 특히 Alpha파의 활성도에서 뚜렷한 차이를 보인다. 이 시험의 결과에서는 Theta파의 증가는 두드러지지 않으며, 대체적으로 Theta파와 Beta파는 감소하고 Alpha파의 증가 성향이 확연하게 나타났다. 특히 대조군에 비하여 시험군에서 그러한 경향이 두드러졌다. 이를 통하여 양백(GB14) 전침자극이 뇌의 활성에 유효한 영향을 미친다는 것을 추론할 수 있었다.

그러나 이번 연구의 경우, 20대의 건강한 성인만을 대상으로 하였으며 피험자의 수도 많지 않기 때문에 임상적 효과에 대하여 일반화하기에는 무리가 있다. 이번 연구를 기초로 하여 한의학적 치료가 인지장애와 치매 환자들의 치료에 적극적으로 활용할 수 있도록, 한의치료의 효과를 입증하고 치료 범위를 넓히는 데에 발판이 될 수 있기를 기대한다.

결 론

자발적 동의하에 임상시험에 참여한 만 19세-40세의 성인 남녀를 대상으로 무작위배정법을 통하여 시험군과 대조군으로 나누어 양백(GB14)에 전침자극을 시행하였다. 시험 전·후의 뇌파를 정량화하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. Absolute power는 양백(GB14)의 전침자극 후 대조군에 비하여 Theta파의 후두부 영역과 Alpha파의 전체 채널에서 유의하게 증가하였다.

2. Coherence는 양백(GB14)의 전침자극 후 대조군에 비하여 Theta와 Beta파에서 두정부, 후두부 간의 연결성이 감소하였고, Alpha파의 대부분의 영역에서 채널 간 연결성이 유의성 높게 증가하였다.

Supplementary
Acknowledgement

None.

Funding

None.

Data availability

The authors can provide upon reasonable request.

Conflicts of interest

저자들은 아무런 이해 상충이 없음을 밝힌다.

References
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December 2019, 36 (4)
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