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일반적으로 생체신호 연구에 있어서 제일 중요한 단계는 '실험 프로토콜을 설계하는 과정'입니다. 왜냐하면 목표하는 요인과는 무관한 주변 영향요인들이 통제되지 못하고 함께 반영된 실험 프로토콜이나, 일관된 한 방향성의 생체변화를 방해하는 반대적인 속성의 자극들이 적당한 휴지기도 없이 제시되는 실험 프로토콜이라면 아무리 모범적인 피험자에 대해 측정을 하거나 고도의 최첨단 분석기법을 도입한다 할지라도 유의미한 연구결과를 얻을 수 없기 때문입니다.

생체신호 연구시 실험 프로토콜 구상 및 설계단계에서 실시간 분석기능을 활용하시면 실험결과의 유의미성를 어느정도 예측해 볼 수 있어 최적의 실험설계가 가능해집니다.즉 머리속으로 구상한 실험 프로토콜에 따라 생체신호를 측정하면서, LF, HF, LF/HF, SDNN등과 같은 RRV특징 지표들의 시간흐름에 따른 변화추이를 실시간 관찰하게 되면 각 프로토콜 단계에서 기본적인 자율신경계의 변화가 실제로 생기는지, 생긴다면 얼마만큼의 큰 변화인지 등...을 현장에서 파악하실 수 있게됩니다. 뿐만 아니라 실험 진행과정상의 문제점들도 현장에서 바로 파악되므로 이런저런 방식으로 방법을 바꾸어 시도해가면서 현실적인 최적의 실험 프로토콜을 찾으실 수 있게 됩니다.

보통 잘못 설계된 실험 프로토콜인 줄도 모른 채, 대량의 피험자들을 동원하여 힘들게 실험을 끝낸 후에, 데이타 후분석 과정(post processing)에서 이러한 문제점들이 발견되어 재실험을 해야하거나 유의미한 변화가 나타나지 않아 논문을 쓰지 못하는 경우가 의외로 많습니다.

따라서 실험프로토콜 설계 및 테스트 단계시 실시간 분석결과를 모니터링하시면 연구자가 해당 신경생리학적 지표변화에 대한 감을 잡기가 쉬우므로 좀 더 목적에 맞는 실험진행방법을 구상하실 수 있게 됩니다.

심전도 측정시 실시간 분석결과를 함께 보시기 원하시면 다음 과정과 같이 실시간 분석창에 원하는 분석법을 추가하시면 됩니다. 
예로 RRV의 대표적인 지표들인 평균RR-간격, SDNN, norm LF, LF/HF 변수들의 시간흐름에 따른 변화를 실시간 분석법으로 설정해보겠습니다. 먼저 하기 그림과 같이 측정창 하단에 있는 'Analysis' 라고 표시된 탭을 클릭하십시오.

 

다음 그림과 같이 분석바(Analysis Bar)와 함께 분석창이 나타납니다.  


상기 분석바에서 'Select'그룹에 있는 'Moving Window'라고 표기된 아이콘을 클릭하면 분석을 적용할 데이타 길이와 이전 데이타 부분과의 중첩비율을 설정할 수 있는 대화상자가 나타납니다. 


본 예제에서는 60초, 90%로 설정합니다. 심전도는 뇌파,근전도에 비해 신호주기가 긴 저주파 영역 신호므로 분석구간 단위를 더 길게 설정합니다. 따라서 실시간 분석시엔 최소 30초이상은 설정해야 스펙트럼 분석이 유의미하며 최대 3분이하로 설정해야 실시간 업데이트 되는 모습을 지루하지 않게 관찰하실 수 있습니다.

현재 설정한 60초 분석구간, 90% 중첩비율은 다음 그림과 같이 60초동안의 데이타 구간에 대해 분석을 시행하며 이전 분석구간 길이와 90%중복하면서 분석구간이 이동함을 의미합니다.




상기 대화상자에 값을 설정한 후, 'Apply'버튼을 클릭하면, 다음 그림과 같이 'Select Moving Window'분석이 분석창의 'Raw Data' 하위에 추가등록되면서 데이타창에도 해당창이 탭형식으로 추가됩니다. 



분석창은 여러 분석법들이 상하위구조로 연결된 피라미드 구조로 표시됩니다. Raw Data는 측정할 심전도 데이타를 의미하며 하위구조로 등록된 Moving Window는 이후 분석을 시행할 심전도 구간을 60초씩 90%중첩된 조건에 맞게 차례로 추출하는 역할을 합니다. 측정이 진행되면서 차례로 추출된 심전도 구간에 대해 여러가지 분석법을 적용할 수 있습니다. 

상기 추출된 심전도 구간에 대해 R피크간 간격변화(RRV)를 얻으려면 상기그림과 같이 분석창에 등록된 'Select Moving Window'를 한번 클릭해서 체크표시로 선택되게 한 후  분석바(Analysis Bar)에서 'Heart Information'그룹에 있는 'R-R Interval Variability' 아이콘을 클릭하십시오.

마찬가지로 'R-R Interval Variability'분석이 분석창에 추가 등록되며 해당 분석결과를 보여줄 새로운 창이 다음 그림과 같이 탭형식으로 추가됩니다.
 


상기 방식으로 여러가지 원하시는 분석법들을 추가설정하실 수 있습니다.
보통 R피크간 간격변화(RRV)에 대해서는 SDNN, mean RR, norm LF, LF/HF등..을 계산합니다.

SDNN의 경우, RRV의 표준편차값이므로 상기 그림과 같이 RRV결과를 선택하신 후 'Simple Parameter Calculation'분석 그룹내의 'Standard Deviation'분석법을 클릭하시면 됩니다.

마찬가지로 'mean RR'의 경우 RRV의 평균을 의미하므로, RRV결과를 선택하신 후 'Simple Parameter Calculation'분석 그룹내의 'Average' 분석법을 클릭하시면 됩니다.

'norm LF'는 0.04~0.4Hz대역의 파워값에 대한 0.04~0.15Hz파워값의 비율로 정의되어 있으므로, 'Power Spectrum Analysis'분석그룹내의 'Band to Band Power Parameter'분석법을 클릭하신 후 해당 주파수 영역을 다음 그림과 같이 설정하시면 됩니다.


'LF/HF'값은 HF주파수 대역(0.15~0.4Hz)의 파워값에 대한 LF주파수 대역(0.04~0.15Hz)의 파워 비율을 의미하므로 norm LF와 마찬가지로  'Power Spectrum Analysis'분석그룹내의 'Band to Band Power Parameter'분석법을 클릭하신 후 해당 주파수 영역을 설정하시면 됩니다.

원하는 분석법 설정이 완료되면 하단의 'Device'탭을 눌러 다시 측정창으로 돌아가 측정을 시작하시면 됩니다. 실시간 분석법을 적용하면 심전도 측정이 데이타 손실없이 연속적으로 진행되면서 분석결과들를 함께 관찰할 수 있으므로 측정 중 피험자의 상태에 따른 해당 분석결과의 변화를 바로 확인할 수 있습니다.

측정 중 다음 그림에 표시된 탭을 클릭하면 분석결과창들을 자유롭게 이동하면서 관찰하실 수 있습니다.
 


'Raw Data'탭을 클릭하시면 현재 측정 중인 심전도 데이타가 흘러가는 모습을 보실 수 있습니다.


'Select Moving Window'탭을 클릭하시면 60초씩 선택된 심전도 데이타 분석구간을 보실 수 있습니다.
측정이 끝난 후 다음 그림의 하단에 표시된 슬라이드 바의 눈금을 이동시키면 원하는 분석구간으로 자유롭게 이동하실 수 있으므로 지나간 시점에 대한 분석결과들을 다시 확인해 볼 수 있습니다. 해당구간이 어떤 시점인지를 확인하시려면 하단 슬라이드바 우측에 있는 시간정보를 보시면 됩니다.




측정 중에 'R-R Interval Variability'탭을 클릭하시면 상기 분석구간에 대한 R피크간 간격변화 패턴이 어떻게 변해가는지를 실시간 확인하실 수 있습니다.



마찬가지로 'SDNN','mean RR','norm LF', 'LF/HF' 각 해당 분석탭을 클릭하시면 각 분석결과들의 변화를 실시간 관찰하실 수 있습니다.

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[유용 Tip!]- 'Moving Window Operation' 분석그룹 활용법 

1. 'SDNN','mean RR','norm LF', 'LF/HF' 변수들이 시간흐름에 따라 변해간 패턴 또는 경로를 한눈에 파악하려면 <

   
 
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