만성폐쇄성폐질환 환자 및 고위험군을 대상으로 디지털 기반 호흡기 건강관리 프로그램(디지털 폐장도인운동)의 유효성을 평가하기 위한 무작위배정, 평가자맹검, 평행설계 임상시험 프로토콜
Efficacy Evaluation of Digital-Based Respiratory Healthcare Program (Digital Lung-Conduction Exercise) for Patients and High-risk Groups with Chronic Obstructive Pulmonary Disease: A Study Protocol for Randomized, Assessor-blind, Parallel Clinical Trial
Article information
Abstract
Objective:
The purpose of this study is to evaluate the efficacy of a digital-based respiratory healthcare program (lung-conduction exercise, LCE) as respiratory rehabilitation for patients and high-risk groups with chronic obstructive pulmonary disease (COPD).
Methods:
This study is a protocol for a randomized, assessor-blind, parallel clinical trial. A total of 45 participants diagnosed with, or at high risk for, COPD will be recruited and randomly allocated to three groups (digital LCE, conventional LCE, and control group) in a 1:1:1 allocation ratio. The digital LCE group will perform digital LCE using a mobile application, electronic breathing sensor mask, and smart watch once daily, 5 days per week, for 8 weeks. The conventional LCE group will perform LCE without digital devices, and the control group will receive no intervention. The primary outcome measure is the change in chest expansion from baseline to visit 4. Secondary outcome measures include the Breathlessness, Cough, and Sputum Scale (BCSS), short-term effects on chest expansion, pulmonary function test, maximum inspiratory pressure, maximum expiratory pressure, 6-minute walk test, modified Medical Research Council Dyspnea Scale (mMRC), COPD Assessment Test (CAT), and St. George’s Respiratory Questionnaire (SGRQ).
Conclusion:
This study will demonstrate the efficacy of digital LCE for patients and high-risk groups with COPD. The results of this study will provide clinical evidence for digital LCE in patients with chronic respiratory diseases who need respiratory rehabilitation.
Ⅰ. 서 론
만성폐쇄성폐질환(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)은 비가역적인 기도와 폐의 이상으로 지속적인 기류제한을 특징으로 하는 만성 호흡기질환이다. COPD는 전세계적으로 사망 원인 3위인 질환으로 2019년 COPD 환자는 약 2.12억 명으로 보고되었으며 사망자 수는 330만 명, 장애보정손실연수(Disability Adjusted Life’s Years, DALYs)는 7440만 년으로 보고되었다1. COPD 환자는 호흡곤란, 기침, 가래 등의 호흡기 증상 이외에도 근육 감소, 전신적 염증반응, 심혈관계질환, 대사질환, 골다공증 등이 동반되어 건강 관련 삶의 질과 일상생활 수행 능력을 저하시킨다2,3.
현재 COPD 환자의 장기간에 걸친 지속적인 폐기능 감소를 직접적으로 치료제는 아직 개발되지 않아 COPD의 약물치료는 임상 증상과 급성 악화 빈도를 줄이고 운동 능력과 삶의 질을 향상시키는 것을 목표로 한다. COPD의 약물치료로 muscarinic antagonists, beta2-agonists, inhaled corticosteroids, methylxanthines 등이 사용되고 있으나 빈맥, 진전, 구강건조, 폐렴, 부정맥 등의 부작용이 보고되었다4. 또한 COPD 환자는 기저 질환이 동반된 고령자가 많으며 약물 상호작용으로 인한 위험성과 부적절한 흡입기 사용 등으로 인해 부작용의 위험성이 높다는 점을 고려했을 때, 약물치료 외에 효과적이고 안전한 치료법이 필요한 실정이다. COPD의 비약물치료 중 호흡재활은 환자의 상태에 따른 운동치료, 교육, 행동 변화 등이 포함된 종합 치료로 호흡기 증상 및 삶의 질을 개선시키고 병원 입원과 사망 위험을 감소시킨다5.
호흡재활의 긍정적인 효과에도 불구하고 의료시설과의 지리적 거리, 이동의 어려움, 전문인력의 부족, 낮은 인식, 비용 등으로 인한 접근성의 저하가 호흡재활을 통한 COPD 환자의 지속적인 관리 및 행동 변화를 제한하고 있다6. 국내 만성 호흡기질환의 누적 환자 수와 의료비용은 증가하고 있으나 일인당 의료 이용은 전체적으로 감소하는 추세를 보이며, 이는 환자의 병원 방문이 충분하지 못하며 만성 호흡기질환은 지속적인 관리가 필요한 질환임에도 불구하고 환자들이 정기적으로 의료 이용을 하지 않는다는 것을 의미한다7. 이러한 접근성 문제를 해결하기 위해 새로운 호흡재활의 제공 방식에 대한 필요성이 대두되었으며 디지털 기술을 활용한 디지털 호흡재활이 시도되고 있다. 디지털 호흡재활은 기존 호흡재활에 비해 치료 접근성 및 지속성을 높이고 건강 관련 비용을 줄이며 일상생활의 행동 변화를 유도할 수 있는 장점이 존재한다8.
폐장도인운동(肺臟導引運動, lung-conduction exercise, LCE)은 ≪東醫寶鑑≫에 기재된 태식법(胎息法)과 폐장도인법(肺臟導引法)을 기반으로 개발된 한방호흡재활운동으로, 태식법은 심호흡을 통해 운동 전 호흡의 효율을 증가시키며 폐장도인법은 흉곽과 상지 운동을 통해 흉곽과 척추 가동성을 증가시키고 횡격막의 운동을 보조해준다9. 디지털 한의 호흡관리 프로그램(디지털 폐장도인운동)은 폐장도인운동을 기반으로 개발된 한방호흡재활운동으로, 동일한 호흡재활을 병원에 방문하지 않고도 반복하여 수행할 수 있으며 교육 내용을 기억에 의존하지 않고 치료자 없이 디지털 기기를 이용해 시행할 수 있다. 또한 수행성과를 정량화하여 피드백을 받고 맞춤형 치료를 제공할 수 있으며 직접 의료비 감소로 개인적 및 사회경제적으로 비용-효과적인 치료가 될 것으로 기대된다. COPD 환자를 대상으로 폐장도인운동의 효과를 평가한 임상시험에서 대상자를 표준 치료군, 폐장도인운동 치료군, 호흡재활 치료군에 배정하고 8주간 치료한 결과, 6분 보행검사, modified Medical Research Council (mMRC), COPD Assessment Test(CAT)의 치료 전후 변화량은 호흡재활 치료군, 폐장도인운동 치료군, 표준 치료군의 순서로 나타나, COPD 치료에 있어 표준치료에서 폐장도인운동을 추가하는 것이 표준치료만 시행하는 것에 비해 COPD 증상 및 보행 능력을 개선시킨다고 보고하였다10. 이러한 선행연구 결과를 고려했을 때, COPD 환자를 대상으로 디지털 한의 호흡관리 프로그램이 호흡기 증상 개선을 위해 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 디지털 한의 호흡관리 프로그램(디지털 폐장도인운동)의 유효성을 평가하기 위해 어플리케이션 및 전자마스크 등의 디지털 기기를 활용한 디지털 폐장도인운동군, 일반 폐장도인운동군, 대조군으로 나누어 무작위배정, 평가자맹검, 평행설계 임상시험 프로토콜을 개발하였으며 연구 설계, 연구 대상자, 중재, 평가변수, 통계 분석 방법 등을 제시하였다. 본 연구를 기반으로 시행될 임상시험 결과를 통해 한방호흡재활운동인 폐장도인운동을 디지털 기반의 프로그램으로 활용할 수 있는 임상 근거를 마련할 수 있을 것으로 사료된다.
Ⅱ. 연구 방법
1. 연구 설계
본 연구는 만성폐쇄성폐질환 환자 및 고위험군을 대상으로 디지털 기반 호흡기 건강관리 프로그램의 유효성을 평가하기 위한 무작위배정, 평가자맹검, 평행설계 임상시험이다. 총 45명의 대상자를 모집하여 디지털 폐장도인운동군, 일반 폐장도인운동군, 대조군에 1:1:1 비율로 무작위배정한다. 본 연구에서 대상자는 총 4회 방문하며(스크리닝 방문, baseline 방문, 치료 4주, 8주 후 방문) 총 치료기간은 8주이다. 연구 설계는 Fig. 1과 Table 1에 요약하였다.
Flowchart of the study plan.
Schedule of Enrollment, Interventions and Outcome Measurements
2. 연구 대상자
1) 선정 기준
본 연구의 선정 기준은 다음과 같다.
(1) 만 19세 이상 80세 미만인 자
(2) Breathlessness, Cough, and Sputum Scale (BCSS) 3점 이상인 자
(3) 만성폐쇄성폐질환을 진단받은 환자 또는 40세 이상 10갑년 이상의 흡연력을 가졌거나 위험요인(요리 및 연료 가열 시 발생하는 연기 혹은 직업성 먼지, 증기, 매연, 가스, 기타 화학물질 혹은 개체 요인(선천성 요인, 발달장애, 출산 시 체중미달(저체중), 조산, 아동기 호흡기 감염 등))에 노출된 적이 있는 만성폐쇄성폐질환 고위험군
(4) 임상시험에 참가할 것을 자발적으로 서면 동의한 자
2) 제외 기준
본 연구의 제외 기준은 다음과 같다.
(1) 폐기능 검사에서 1초간 노력성 호기량(forced expiratory volume in one second, FEV1) 30% 미만인 자
(2) 디지털 폐장도인운동 어플리케이션 및 전자마스크를 스스로 조작하여 사용할 수 없는 자
(3) 호흡기 질환 외에 호흡곤란을 유발할 수 있는 과거력이 있는 자(울혈성 심부전, 갑상선기능항진증, 빈혈, 공황장애 등)
(4) 만성폐쇄성폐질환 위험인자를 제외한 심각한 호흡기 질환(폐암, 폐렴, 간질성 폐질환, 활동성 결핵, 결핵성 폐파괴, 폐절제술을 시행한 자 등)을 가진 자
(5) 불안정한 심혈관 질환(불안정 협심증, 급성심근경색, 심한 대동맥판협착증 등) 및 치료하지 않은 심한 폐동맥고혈압이 있는 자
(6) 암, 정신신경계, 신장, 간, 심혈관계, 호흡기계, 내분비계, 중추신경계에 임상적으로 유의한 장애 등 치료나 안전성의 평가 또는 본 임상시험의 완료를 방해할 수 있는 공존 질환이 있는 자
(7) 2주 이내 급성 악화의 병력이 있는 자
(8) 기관지확장제 투여 전후 FEV1 혹은 노력성 폐활량(forced vital capacity, FVC)의 변화량이 12% 그리고 200 mL 이상이거나 전형적인 천식증상(발작적인 천명성 호흡곤란)이 나타나는 자
(9) 1년 기간 중 사망 또는 장애를 일으킬 수 있는 기타 질환이 있는 자(암, 심부전, 관상동맥질환, 뇌혈관질환, 신부전, 심한 합병증을 동반한 당뇨병, 조절되지 않는 고혈압 등)
(10) 보행이 어렵거나 보행을 향상시키기 어려운 정도의 질환이 있는 자(뇌혈관질환, 골관절계 질환 및 기타 심각한 영양 부족 등)
(11) 임산부 또는 수유부
(12) 알코올 중독자 또는 약물 남용의 기왕력이 있는 자
(13) 현재 흡연자(금연한 지 1년 이내인 자는 현재 흡연자에 포함)
(14) 기타 연구자가 시험에 적절하지 않다고 판단한 자
3) 대상자 수
본 연구의 목적은 대조군 대비 디지털 폐장도인운동군의 흉곽확장 효과를 규명하는 것으로 목표 대상자 수를 산출하기 위해 다음과 같은 연구가설과 통계분석법을 사용하였다.
(1) 귀무가설(H0) : 대조군과 디지털 폐장도인운동군의 흉곽확장에는 차이가 없다.
(2) 대립가설(H1) : 대조군과 디지털 폐장도인운동군의 흉곽확장에는 차이가 있다.
대조군에서는 어떠한 운동 중재도 시행되지 않으므로 중재 기간 동안 흉곽확장은 0이라고 가정하였다. 디지털 폐장도인운동군의 흉곽확장은 기존의 다양한 운동 중재 선행연구11-13에서 보고된 흉곽확장 효과에 준하여 나타날 것이라고 가정하였다. 두 군의 평균 차이와 표준편차를 구하기 위하여 각 연구에서 평균과 표준편의 평균값을 구하고 가중 평균하였다. 두 군의 평균의 차이(d)는 0.26, 표준편차(σ) 0.2, 1종 오류 크기 5% (Zα/2=1.96), 검정력 90% (Zβ=1.282), 탈락률 10% (ω=0.1), 군 간 배정비율 1:1로 설정하여 다음의 식을 통해 군 간 대상자 수를 산출하였다.
따라서 각 군당 대상자 수는 15명으로 디지털 폐장도인운동군, 일반 폐장도인운동군, 대조군에 1:1:1 비율로 총 45명을 최종 대상자 수로 설정하였다.
4) 대상자 모집
연구 대상자의 확보를 위해 신문전단, 일간지 등 대중매체를 통해 정기적인 홍보를 하며, 실시기관 내외 게시판 등에 홍보물을 부착한다. 임상 시험 수행 중 대상자 등록이 지체되는 경우, 지하철 광고, 버스 광고 및 아파트 게시판 광고 등 지역광고를 시행한다.
3. 중 재
대상자는 디지털 폐장도인운동군, 일반 폐장도인운동군, 대조군에 1:1:1 비율로 무작위배정되고, 각 군에 배정된 대상자는 8주 동안 중재를 시행한다. 디지털 폐장도인운동군은 폐장도인운동 어플리케이션 및 전자마스크를 이용하여 폐장도인운동을 1일 1회, 8주 동안 주 5일 시행한다. 일반 폐장도인운동군은 폐장도인운동을 어플리케이션 및 디지털 기기 없이 1일 1회, 8주 동안 주 5일 시행하며 대조군은 어떠한 중재도 시행하지 않는다. 현재 COPD 표준치료를 받고 있는 대상자는 기존 치료를 유지하도록 한다.
디지털 폐장도인운동군에 배정된 대상자는 연구자에게 폐장도인운동 어플리케이션 및 전자마스크의 사용법을 교육받고 중재 시행에 필요한 어플리케이션 및 디지털 기기(스마트폰 어플리케이션, 전자 마스크, 스마트워치)를 제공받아 중재 기간 동안 스스로 중재를 시행한다. 일반 폐장도인운동군에 배정된 대상자는 연구자에게 폐장도인운동 시행 방법에 대한 설명을 듣고 중재 기간 동안 스스로 중재를 시행한다. 대조군에 배정된 대상자는 아무런 중재도 받지 않는다. 디지털 및 일반 폐장도인운동군의 폐장도인운동은 Lyu 등의 연구9에서 제시된 폐장도인운동을 시행한다. 상세한 폐장도인운동 시행방법은 Table 2에 기재하였다.
Procedure of Lung-conduction Exercise.
대상자의 스마트폰에 폐장도인운동 어플리케이션을 설치하여 실행하면, 먼저 환자의 기본 정보(생년월일, 성별, 신장, 체중 등)를 입력한다. 메뉴 화면에는 1) 폐장도인운동법, 2) 6분 보행검사, 3) 맞춤형 운동량 계산 및 시행, 4) 활동량, 5) 도움되는 정보 항목으로 구성되어 있다. “폐장도인운동법” 항목에서는 폐장도인운동 또는 호흡법 연습을 선택하여 시행할 수 있다. 폐장도인운동을 시행하면 폐장도인운동 동영상이 재생되며, 호흡법 연습은 초기 입력한 환자의 기본 정보에 따라 제시된 호기시간에 맞추어 폐장도인운동의 태식법을 연습할 수 있다. 호흡법 연습 시 블루투스로 전자 마스크를 연결하면 환자의 호기시간이 실시간으로 측정된다. “6분 보행검사” 항목은 6분 동안 타이머가 설정되며 그 동안 환자의 보행거리, 걸음 수, 초당 심박수를 스마트워치 및 스마트폰과 연동시켜 산출한다. “맞춤형 운동량 계산 및 시행” 항목에서는 6분 보행검사 결과를 토대로 환자의 적절한 운동량을 계산하여 제시해준다. “활동량” 항목은 환자의 일일 활동량(걸음 수, 보행 거리 등)을 보여준다. “도움되는 정보”에서는 호흡기 건강과 관련된 대기질에 대한 정보(미세먼지, 초미세먼지, 오존, 이산화질소 등)를 제공한다(Fig. 2).
Components and details of digital lung-conduction exercise application with digital devices.
NO2 : nitrogen dioxide, O3 : ozone, PM : particulate matter.
디지털 및 일반 폐장도인운동 중재를 받는 대상자에게 방문 2에 대상자 일지를 배포한다. 이후 방문 3에 일지를 수거하여 순응도를 확인하고, 새로운 대상자일지를 재배포한다. 방문 3에서 배포한 대상자 일지는 방문 4에서 수거하고 순응도를 확인한다.
4. 평가변수
1) 일차 유효성 평가변수
(1) 흉곽확장
눈가림된 평가자가 줄자를 이용하여 대상자의 흉곽둘레를 측정한다. 흉곽둘레는 상부와 하부로 나누어 측정하며 상부는 쇄골중심선의 4번째 늑골 level에서, 하부는 검상돌기 level에서 측정한다14. 대상자의 최대 노력 흡기와 최대 노력 호기 시의 흉곽둘레를 각각 측정하여 두 값의 차이로 산출한다. 총 3회 측정하여 그 중 최댓값을 선정하여 기록한다. 각 군의 방문 2(baseline) 대비 방문 4의 흉곽확장 변화량을 일차 평가변수로 설정하며 방문 2-4에 평가한다.
2) 이차 유효성 평가변수
흉곽확장(단기 효과)을 제외한 나머지 이차 유효성 평가변수는 각 군의 방문 2(baseline) 대비 방문 4의 변화량으로 설정하였다. 이차 유효성 평가변수 중 6분 보행검사, mMRC, CAT, SGRQ는 COPD를 진단받은 대상자를 대상으로만 평가한다.
(1) Breathlessness, Cough, and Sputum Scale (BCSS)
BCSS는 주요 호흡기 증상인 호흡곤란, 기침, 가래의 정도를 평가하는 평가척도로, COPD 환자의 증상 평가에 대한 신뢰성과 타당성이 입증되었다15. 환자 스스로 Likert 5점 척도를 사용하여 평가할 수 있는 자각증상 평가지로, 방문 1-4에 평가한다.
(2) 흉곽확장(단기 효과)
흉곽확장의 단기효과를 평가하기 위해 각 군에 해당하는 중재 시행 전과 후의 흉곽확장을 각각 평가한다. 일차 유효성 평가변수인 흉곽확장의 측정방법과 동일하게 측정하며 방문 2에 평가한다.
(3) 폐기능검사(FEV1, FVC, FEV1/FVC)
FVC는 최대로 숨을 들이쉬게 한 다음 최대의 노력으로 숨을 끝까지 내쉴 때 내쉰 양이며 FEV1은 첫 1초간 얼마나 빨리 숨을 내쉴 수 있는지 확인할 수 있는 지표이다. FEV1/FVC는 기류제한 유무를 평가에 사용되는 지표이다. 눈가림된 평가자가 방문 1, 3, 4에 평가하며 폐기능검사 지표는 방문 1의 검사결과를 baseline으로 설정한다.
(4) 최대 흡기압(Maximum inspiratory pressure), 최대 호기압(Maximum expiratory pressure)
최대 흡기압과 최대 호기압은 호흡 기능 평가에 사용되는 지표로 COPD 환자의 호흡근의 근력을 평가하는데 사용된다. 최대 흡기압은 횡격막 및 흡기 근육의 근력을, 최대 호기압은 복근 및 호기 근육의 근력을 반영한다16. 눈가림된 평가자가 방문 2-4에 평가한다.
(5) 6분 보행검사
6분 보행검사는 6분 동안 가능한 한 오래 걸을 수 있는 거리를 측정하는 것으로 일상생활에서의 신체활동을 반영하는 지표이다17. 눈가림된 평가자가 방문 2-4에 평가한다.
(6) Modified Medical Research Council Dyspnea Scale(mMRC)
mMRC는 호흡곤란 지수로 널리 사용되는 지표로서 0, 1, 2, 3, 4점의 다섯 개의 범주로 평가하는 범주형 평가척도다18. 방문 2-4에 평가한다.
(7) COPD Assessment Test(CAT)
CAT는 COPD 환자의 삶의 질을 평가하기 위한 도구로 총 8개의 문항에 대해 0-5점의 점수를 환자 스스로 평가하는 평가도구이며 COPD 환자에 대한 신뢰성과 타당성이 입증되었다19,20. 방문 2-4에 평가한다.
(8) St. George’s Respiratory Questionnaire(SGRQ)
SGRQ는 총 50개의 문항으로 구성된 설문으로 증상 심각도, 신체활동, 영향정도에 대한 영역별 판단과 총 점수로 구분한다. 증상 심각도는 최근 4주간의 경험을 바탕으로 판단하며 신체활동은 일상생활능력을 기준으로 판단한다. 영향정도는 현재 발생하는 호흡기 증상으로 인해 일상생활에 미치는 영향을 판단할 수 있으며, 총 점수는 세 영역의 점수를 합산하여 산출한다21,22. 방문 2-4에 평가한다.
5. 안전성 평가
안전성 평가를 위해 이상반응, 활력징후, 임상검사실 검사(혈액학적 검사, 혈액화학적 검사, 소변검사), 심전도 검사를 평가한다. 방문 1에서 활력징후, 임상검사실 검사, 심전도 검사를 평가하고 방문 2-4에서 이상반응과 활력징후를 매번 확인한다. 시험 담당자는 대상자가 방문하여 임상시험 진행 중 나타나는 이상반응 여부를 확인하며 고지된 이상반응은 치료법과의 인과관계에 대하여 이상반응에 기록한다. 이상반응에 대한 정보는 대상자에게 자발적인 보고를 하도록 교육한다. 이상 반응 발현 시 발현일 및 소실일, 이상반응의 정도 및 결과, 부작용과 관련하여 취해진 조치 및 임상시험과의 인과관계, 이외 의심되는 약제명이나 처치, 이상반응에 대한 치료 여부 및 내용 등을 상세히 기록한다.
6. 무작위배정 및 눈가림
1) 무작위배정 및 은닉
본 연구의 대상자 배정은 블록 무작위 배정방법(blocked randomization)으로 하며, 무작위 배정 시 층화(stratification)는 따로 두지 않는다. 각 군별 배정 비율은 1:1:1로 하며, 무작위배정표는 의학통계학자 또는 독립된 연구자가 통계프로그램 SAS® Version 9.4(SAS institute. Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 미리 생성된 난수표를 근거로 세 군에 할당하여 무작위배정 담당자에게 전달한다. 무작위배정 담당자는 임상시험에서 사용되는 중재 및 평가와 독립적인 자가 수행하도록 하며, 담당자는 특별한 사유가 없는 한 해당 정보를 임상시험이 완료될 때까지 공개하지 않는다. 무작위 배정표에 따른 연구대상자별 고유코드는 사전에 작은 봉투에 담아 밀봉한다. 시험담당자는 대상자 앞에서 순서대로 무작위배정 봉투를 개봉하여 대상자를 배정하고 개봉한 봉투에는 개봉한 날짜와 시험담당자의 서명을 기재하여 별도 보관한다.
2) 눈가림법
본 임상시험의 중재는 연구 대상자와 연구자의 눈가림이 불가하여 평가자의 눈가림을 시행한다. 평가자는 대상자가 세 가지 중재 중 하나의 중재를 받고 있다는 사실만을 알고 있을 뿐 어느 군에 속하여 어떤 중재를 받는지에 대한 정보에는 노출되지 않는다. 눈가림된 평가자가 대상자의 흉곽확장, 폐기능검사(FEV1, FVC, FEV1/FVC), 최대 흡기량, 최대 호기량, 6분 보행검사를 평가한다.
7. 자료 관리 및 모니터링
임상시험 실시기관에서는 증례기록서, 서명된 동의서, 근거 문서 등 임상시험 기본문서를 유지하고 제공할 의무가 있다. 증례기록서에 기재된 자료는 근거문서와 일치해야 하며, 일치하지 않는 내용에 대해서는 설명이 첨부되어야 한다. 증례기록서 상에 기재된 내용을 변경하거나 정정할 때는 수정 지침에 따라 원래의 내용을 알아볼 수 있도록 수정하고, 수정일 및 수정 이유를 적고 서명한다. 임상시험실시와 관련된 각종 자료 및 기록을 잘 보존하도록 보관하는 장소를 마련한다. 문서가 사고 등에 의해 조기에 파손 또는 분실되지 않도록 잠금장치가 있는 장소에 문서 및 자료를 보관하고, 연구와 관련 없는 자의 접근이 제한된 컴퓨터에 저장하여 보안을 유지하도록 한다. 실시기관의 보관책임자는 임상시험 관련 문서를 임상시험 종료일로부터 3년간 보존하도록 한다.
대상자의 개인 정보에 대한 기록은 비밀보장이 되도록 관련 규정에 따라 취급하여야 한다. 모든 대상자의 신상을 파악할 수 있는 기록은 비밀로 유지되어야 하고, 대상자는 연구 시작 시에 부여한 고유번호 및 이니셜에 의하여 관리 및 평가되어야 한다. 임상시험 관련 자료의 직접 열람을 하는 개인 또는 기관 등은 대상자의 신원이나 관련 정보에 대해 비밀 보장의 의무를 갖는다.
임상시험 대상자의 권리와 복지 보호, 보고된 임상시험 관련 자료가 근거 문서와 대조하여 정확하고, 완전하며, 검증이 가능한지 여부 확인, 임상시험이 승인된 계획서, 임상시험 관리기준 및 시행규칙의 규정에 따라 수행되는 지의 여부를 확인하기 위하여 모니터링을 실시한다. 모니터링의 활동 범위는 임상시험계획서의 준수, 적절하고 정확한 자료의 수집, 시험대상자 동의서 및 재동의서 점검, 이상반응의 수집 및 보고, 임상시험용의약품의 관리에 대한 내용을 확인하고 점검하는 것이다. 방문 시 모니터요원은 기본적으로 임상시험 대상자 기록 원본, 의약품수불관리기록, 자료 보관 등을 확인한다. 모니터요원은 임상시험 진행과정을 확인하고, 문제가 있을 경우 시험자와 상의한다. 모니터링 방문의 일정 등은 시험자와 모니터요원이 협의하여 결정한다. 시험자는 임상시험 관리기준 및 시행규칙에 정의된 것과 같이 모니터요원이 증례기록서에 기입된 자료들을 확인할 수 있는 임상시험 대상자의 근거 문서 및 임상연구 기본문서를 확인할 수 있도록 해야 한다.
8. 통계 분석
본 임상시험으로부터 획득한 자료의 분석 중 유효성 분석은 원칙적으로 Full analysis set(FAS) 분석을 주분석법으로 하며 필요한 경우 Per protocol set(PPS) 분석을 보조적으로 시행한다. FAS 분석군은 무작위 배정을 받은 모든 대상자를 분석 대상으로 하는 Intention-to-treat(ITT) 원칙에 따라 무작위배정 되어 중재를 최소 한 번 이상 시행한 후 유효성 평가 변수를 1회 이상 측정한 자료가 있는 대상자로 정의하며 그로부터 얻어진 자료는 모두 분석에 포함한다. 단, 미리 설정한 분석 제외 기준에 부합하는 대상자는 FAS 분석군에서 제외한다. FAS 분석의 임상시험 대상자 제외기준은 다음과 같다.
(1) 선정, 제외 기준에 위배되는 경우
(2) 계획된 중재를 단 한 번도 시행하지 않은 대상자
(3) 스크리닝 이후 어떤 자료도 제공하지 않은 대상자
PPS 분석군은 FAS 분석군에 포함된 대상자 중, 전체 중재의 순응도가 70% 이상이고 임상시험 계획서에 명시되어 있는 대로 전과정을 완료하고 결과에 영향을 미치는 주요 위반사항이 없는 대상자로 구성된 분석군으로 정의한다.
본 임상시험으로부터 획득한 자료의 분석 중 안전성 분석은 무작위 배정 이후 최소 한번 이상 중재를 시행하고 안전성 평가가 이루어진 모든 대상자로부터 얻어진 자료를 모두 분석에 포함한다. 안전성 분석 시에는 대상자들이 실제로 처치 받은 군에 포함하여 분석한다. 모든 통계분석은 양측검정을 원칙으로 하며 유의수준은 5%로 설정하며 분석도구는 통계 프로그램 SAS® Version 9.4(SAS institute. Inc., Cary, NC)를 사용한다. 자료의 요약은 연속형 자료일 경우 평균(mean) ± 표준편차로 제시하고 범주형 자료일 경우 빈도(frequency)와 백분율(%)을 제시한다. 필요한 경우 스크리닝 방문 또는 baseline 방문 시 대상자의 초기 특성으로 범주화하여 Subgroup analysis를 실시한다. 결측값 대체는 FAS 분석군에서 유효성 평가변수에만 적용하며, Last Observation Carried Forward(LOCF) 방법을 이용한다. 단, 선형혼합모형에서는 결측치 대체없이 분석한다
인구학적 특성 및 치료 전 시험 대상자의 특성에 대하여 기술 통계량을 각 군별로 제시한다. 연속형 변수의 기술통계는 평균(mean)±표준편차로 제시하며, 군 간 차이는 분산분석 또는 Kruskal Wallis 검정으로 분석한다. 범주형 변수는 빈도와 비율로 제시하며, Chi square test 또는 Fisher’s exact test를 실시한다.
일차 유효성 평가변수는 (방문 2(baseline)의 흉곽확장 둘레)-(방문 4의 흉곽확장 둘레)로 각 군 내의 변화량에 대한 분석은 paired t-test을 실시한다. 군 간 변화량의 비교는 Baseline의 흉곽확장 둘레를 공변량으로 하는 공분산분석(analysis of covariance, ANCOVA)을 실시한다. 중재효과에 차이가 있을 때는 Tukey 방법으로 군 간 다중비교를 실시한다. 군 간 차이에 대한 추정값과 95% 신뢰구간, p-value를 제시한다.
이차 유효성 평가변수 분석에서 각 군의 방문2(baseline) 대비 방문 3, 4의 흉곽확장 둘레 변화량 추이에 대한 분석을 각 참여자의 효과를 변량효과로 설정하고 선형혼합모형으로 분석한다. Baseline의 흉곽확장 둘레, 중재기간, 중재집단과 중재기간 간의 교호작용항을 고정효과모형으로 설정한다. 교호작용항이 유의하면 각 중재 기간별로 중재군 간 차이를 해석하고, 교호작용항이 유의하지 않으면 주효과 모형을 적합하고 중재군의 효과와 중재기간의 효과를 각각 해석한다. 방문 2(Baseline)에서 각 중재 시행 전후의 흉곽확장 둘레 변화량(단기효과) 및 방문 2(baseline) 대비 방문 4의 BCSS, 폐기능 검사(FEV1, FVC, FEV1/FVC), 최대 흡기량, 최대 호기량, 6분 보행검사, mMRC, CAT, SGRQ의 변화량에 대한 분석은 일차 유효성 평가변수에 대한 통계분석법을 적용한다.
9. 윤 리
본 임상시험은 헬싱키 선언, 의약품 임상시험 관리기준(Korean Good Clinical Practice), 관계 법령, 임상시험 계획서에 따라 진행된다. 본 연구는 2025년 9월 18일 대전대학교 대전한방병원 기관생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB)의 승인을 받았다(승인번호: DJDSKH-25-BM-03). 본 연구는 2025년 11월 12일 임상연구정보서비스(Clinical Research Information Service, https://cris. nih.go.kr/cris)에 등록되었다(등록번호: KCT0011145).
연구자는 반드시 모든 임상시험 관련 절차를 시행하기에 앞서 시험대상자용 설명문을 사용하여 대상자에게 연구에 관해 설명한다. 대상자가 자발적으로 참여 여부를 결정할 수 있도록 시험에 대한 설명을 한 이후 동의를 취득하기까지 충분한 시간을 주도록 한다. 시험대상자가 자발적으로 참여 여부를 결정하면, 임상시험대상자용 동의서에 서명하거나 서명하지 않도록 하고, 서면 동의를 취득한 시험대상자에게 사본을 제공하고 원본은 실시기관에서 보관한다.
Ⅲ. 고 찰
호흡재활은 COPD 환자의 호흡곤란 등의 증상을 줄이고 운동 능력 및 삶의 질을 향상시키는 치료로, 선행 연구를 통해 COPD를 비롯한 만성 호흡기질환의 관리에 있어 중요성이 밝혀지고 있다. American Thoracic Society/European Respiratory Society에서는 호흡재활을 “만성 호흡기질환 환자의 신체적, 심리적 상태를 개선하고 건강을 증진하는 행동을 장기적으로 촉진하도록 설계된 운동 훈련, 교육 및 행동 변화 등을 포함하되 이에 국한되지 않는 환자 맞춤형 치료를 통해 철저한 환자 평가를 기반으로 한 포괄적 중재”로 정의하였다23. 즉, 호흡재활은 단순한 운동 중재가 아닌 환자의 증상 정도와 신체 상태에 따른 맞춤형 치료임과 동시에 장기적인 치료를 통해 최종적으로 환자의 행동에 긍정적인 변화를 유도하는 개념이 포함되어 있다. 그러나 이와 같은 호흡재활을 시행하는 데 있어 의료기관에 직접 환자가 방문해야 하는 기존의 호흡재활은 여러 제한점이 존재한다. 첫째, 호흡기질환 환자의 특성 상 병원까지의 이동이 일반인에 비해 어려우며 우울증 등의 심리적 요인이 동반되거나 호흡재활의 중요성에 대한 인식 부족 등 환자와 관련된 제한점이 존재한다. 둘째는 의료인과 관련된 제한점으로, 호흡재활에 대한 인식이나 전문지식이 부족하여 환자에게 호흡재활을 적용하지 못하거나, 호흡재활을 시행하는 의료시설 수의 부족으로 환자의 접근성이 떨어지는 등의 문제가 존재한다. 셋째, 경제적으로 취약한 환자들에게 제한적인 보험 적용 제도로 인한 경제적 부담이 호흡재활의 참여율과 지속성을 저하시킬 수 있다는 점이다6,24.
호흡기질환에 대한 호흡재활의 효과는 입증되었으나, 이러한 제한점으로 인하여 실제 임상 현장에서 환자에게 널리 적용되지 못하여 이론과 현실 사이의 간극이 존재한다. 그러나 최근 디지털 호흡재활의 도입을 통해 기존의 호흡재활의 제한점을 개선하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 디지털 호흡재활은 시간과 공간의 제약 없이 스스로 시행할 수 있어 접근성의 문제를 해결해 환자의 참여율을 높일 수 있다. 환자 맞춤형 운동 처방, 실시간 피드백, 모니터링을 활용한 개인에게 최적화된 디지털 호흡재활을 통해 환자의 자기 관리 능력과 자기효능감을 향상시켜 동기 부여를 할 수 있다. 또한 디지털 호흡재활을 통한 직접적인 의료비 절감 및 호흡재활 참여율 증가로 인한 입원 및 급성 악화 횟수가 감소하여 간접적인 장기 의료비 절감 효과도 기대할 수 있다25-27. 디지털 호흡재활을 통해 기존 호흡재활의 한계를 극복하여 장기적이고 주도적인 호흡재활을 시행할 수 있으며, 나아가 환자의 긍정적인 행동 변화로 이어질 수 있다. 이는 지속적인 관리가 필요한 만성 호흡기질환 치료에 있어 중요한 요소로, 장기적인 호흡재활이 COPD 환자의 운동 능력과 삶의 질을 점진적으로 향상시키고 심혈관계 질환 위험을 감소시킨다고 알려져 있다28.
COVID-19 유행으로 감염 방지를 위해 기존의 대면 호흡재활이 제한되면서 자택에서 시행할 수 있는 디지털 호흡재활의 활용이 증가하게 되었다29. 독일과 스위스에서 시행된 Spielmanns 등의 임상시험30에서는 COPD 환자를 대상으로 6개월 동안 “Kaia COPD” 어플리케이션을 사용하여 신체 운동 훈련, 호흡 훈련, 교육 프로그램 등으로 구성된 호흡재활을 시행한 결과, 표준 치료를 받은 대조군에 비해 일일 걸음 수와 증상 점수가 유의하게 개선되었다. 또한 국내에서 시행된 Kim 등의 임상시험31에서는 호흡기 증상으로 인해 호흡재활이 필요한 COPD, 폐암, 천식 등의 환자를 대상으로 “EASYBREATH” 어플리케이션을 사용하여 유산소 운동 훈련 프로그램, 호흡 재훈련, 교육 프로그램을 포함한 디지털 호흡재활을 시행한 결과, 표준 치료를 받은 대조군에 비해 6분 보행검사 결과 및 증상 점수가 유의하게 향상되었다. 이에 본 연구는 COPD 환자 및 고위험군을 대상으로 한방호흡재활운동인 폐장도인운동을 기반으로 개발된 디지털 기반 호흡기 건강관리 프로그램(디지털 폐장도인운동)을 적용하여 유효성을 확인하고자 한다.
≪東醫寶鑑≫을 기반으로 개발된 폐장도인운동은 호흡 훈련, 흉곽가동성 및 유연성 운동, 가래배출법 등의 동작이 포함되어 있다. 먼저 태식법은 호흡 훈련에서 널리 사용되는 횡격막 호흡법(diaphragmatic respiration)과 오므린 입술 호흡법(pursed-lip breathing)이 포함되어 있다. 횡격막 호흡법은 폐포 환기와 산소 포화도를 개선시키는 효과가 있으며, 자율신경계 기능 조절을 통해 심혈관계 기능을 개선시키고 심리적 스트레스를 감소시킨다32. 오므린 입술 호흡법은 호흡 속도를 늦추고 공기가 천천히 배출되면서 COPD 환자에서 폐의 갇힌 공기를 배출하고 과팽창을 줄여 산소 포화도를 증가시키고 심박수와 호흡수를 감소시킨다33. 흉곽가동운동은 호흡과 함께 척추의 굴곡과 신전을 통해 흉곽의 가동성을 촉진하여, 자세를 바르게 하고 호흡보조근의 기능을 향상시킨다. 활동량 저하로 인해 체간의 유연성과 흉곽 가동성이 줄어들게 되면 자세의 긴장성을 높여 운동 능력 감소, 만성 통증, 호흡곤란 악화로 이어진다. 따라서 흉곽의 변형이 동반되기 쉬운 COPD 환자에게 유연성 운동을 통한 자세 교정과 체간의 유연성 회복이 필요하다34,35. 경타법은 흉곽을 손으로 두드려 기관지 벽으로부터 점액을 역학적으로 분리 및 이동시켜 가래의 배출을 돕는다. 이를 통한 원활한 가래 배출을 통해 기도 폐쇄 및 감염을 막아 합병증을 예방하고 호흡기능을 개선시킬 것으로 기대된다36. 이를 종합해보면 폐장도인운동이 만성 호흡기질환 환자의 호흡 효율, 신체 운동 능력, 호흡기 증상에 대한 개선 효과가 있을 것으로 사료된다.
본 연구의 디지털 폐장도인운동은 스마트폰 어플리케이션, 전자 마스크, 스마트워치를 사용하여 기존 폐장도인운동의 단점을 개선시킬 수 있을 것으로 기대된다. 어플리케이션을 통해 폐장도인운동 동영상을 시간과 공간의 제약 없이 시청할 수 있어 치료에 대한 접근성을 높일 수 있다. 어플리케이션에서 미리 설정된 알고리즘을 통해 환자의 성별, 연령, 신장, 체중, 6분 보행검사 결과 등을 기반으로 개인에게 맞는 호흡법 훈련 시 호기 시간과 운동량이 설정되어 개인에게 맞는 적절한 목표량에 따라 호흡재활을 수행할 수 있도록 돕는다. 또한 폐장도인운동, 호흡법 훈련, 활동량에 대한 데이터가 어플리케이션에 기록되어 환자의 과거 호흡재활 시행 이력을 확인하면서 주간 또는 월간 호흡재활 계획을 세우는 데에도 도움이 될 것으로 기대된다.
그러나 본 연구에 몇 가지 제한점이 존재한다. 첫째, COPD 외에 천식, 기관지확장증, 간질성 폐질환, 폐암 등 호흡재활이 필요할 수 있는 다른 만성 호흡기질환을 가진 환자가 연구 대상자로서 포함되지 않아 다양한 질환에 대한 효과를 평가할 수 없다는 점이다. 둘째, 대상자 수가 각 군 당 15명씩 총 45명으로 중재의 효과를 평가하기에 적다는 점이다. 셋째, COPD 환자 중 고령자가 많다는 점에서 디지털 폐장도인운동 시행을 위한 어플리케이션, 전자 마스크, 스마트워치 등 디지털 기기 조작의 어려움이 대상자의 연구 탈락 및 순응도 저하로 이어질 수 있다는 점이다. 넷째, 디지털 호흡재활의 장점 중 하나인 환자-전문가 사이의 의사소통에 대한 프로그램이 부족한 점이다. 예를 들어 의료인을 비롯한 전문가와의 정기적 또는 부정기적 채팅 또는 통화로 호흡재활의 순응도, 건강 상태, 호흡재활 시행 중 어려운 점, 부작용 발생 여부를 파악하고 이에 대한 피드백이 가능하다면, 환자에게 치료 동기를 부여하고 장기간 치료로 이끌 수 있을 것으로 기대된다. 마지막으로 치료 기간이 8주로 짧게 설정되어 디지털 폐장도인운동의 장기간 치료 효과를 확인할 수 없다는 점이다. 추후 연구에서는 충분한 대상자를 확보하여 다양한 호흡기질환 환자를 대상으로 한 장기간 중재 연구 수행이 필요하며, 전문가와의 의사소통 등 디지털 호흡재활의 장점을 살릴 수 있는 기능에 대한 고려가 필요할 것으로 사료된다.
Ⅳ. 결 론
본 연구는 COPD 환자 및 고위험군을 대상으로 디지털 기반 호흡기 건강관리 프로그램(디지털 폐장도인운동)의 유효성을 평가하고자 하였다. 본 임상시험의 결과는 디지털 기기를 사용한 한방호흡재활의 효과에 대한 근거 자료로 활용될 수 있으며 호흡재활이 필요한 만성 호흡기환자의 임상 현장에서의 적용 가능성을 보일 수 있을 것으로 기대된다.
감사의 글
본 연구는 보건복지부의 재원으로 한국보건산업진흥원의 보건의료기술연구개발사업(과제번호: RS- 2023-KH139099, RS-2024-00441852)과 2022년도 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단(과제번호: RS-2022-NR069365)의 지원을 받아 연구되었음.
