• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권4호
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• pp.241-246
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• 2008

방사선 치료 시 환자 호흡에 의한 종양부위와 주변 장기 움직임의 영향을 줄이기 위하여 일반적으로 환자의 복부 위에 외부 표식자를 두고 환자의 호흡과 복부의 움직임과의 상관관계를 통하여 호흡신호를 얻는다. 이를 기반으로 하여 안정된 호흡 신호의 일정한 부분에만 방사선이 조사되도록 하는 방사선 치료 방법들에 관한 많은 연구들이 수행되고 있고 임상에서 활용되고 있다. 하지만 이러한 호흡 연동 방사선 치료 시 진폭 기반 방사선 치료 방법은 환자의 호흡 신호의 안정성에 한계가 있기 때문에 위상 기반 방사선 치료 방법이 선호 되고 있다. 본 연구에서는 위상 기반 호흡 연동 방사선 치료 시 갑작스럽게 발생할 수 있는 환자의 불규칙한 호흡 신호의 적합성을 분석하고, 호흡 신호의 위상을 재구성하는 프로그램을 개발하였다. 다양한 불규칙한 호흡 패턴을 임상 실험 지원자를 통하여 얻은 후, 방사선 조사 구간과 직접적인 연관이 있는 위상 변환에 큰 영향을 주는 인자들을 프로그램을 통하여 분석하였다. 이후 자체 개발 알고리듬을 통하여 불규칙한 신호를 제거하여 위상 변환에 있어 정확도를 향상 시키도록 하였다. 본 연구는 기존의 RPM 시스템의 위상 변환을 통한 이미지 재구성 및 방사선 전달의 정확도를 향상시킴과 동시에, 환자의 호흡 신호 분석에 있어 유용한 도구로 활용될 것으로 생각된다. 또한 이를 바탕으로 프로그램을 이용하여 추후 4D CT 영상 개선여부를 팬톰 연구 또는 임상 실험을 통해 확인할 예정이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.482-483
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• 2008

본 연구는 수면 중 무구속적 방식으로 에어 베개에 부착한 PPG 센서에서 호흡 및 심박을 검출하는 방법을 제안하였다. 본 연구에서 사용된 반사형 PPG 센서는 광원이 피부로 투과되어 혈관의 이완 및 수축 정도를 측정할 수 있다. 반사형 PPG 센서로부터 하드웨어 모듈을 통과한 생체 신호는 AD 변환되어 PC로 전송된다 PPG에서 검출된 분당 심박 수는 전송된 신호의 밸리점간의 시간 간격을 이용하여 추출하며 호흡 신호는 밸리점의 크기를 연결하여 추출하였다. 검출된 호흡 신호와 기준 호흡 신호간의 상관성을 확인하기 위해 기준신호로 호흡과 심박을 동시에 측정하여 그 결과를 분석하였다. PPG 센서로부터 획득한 심박 및 호흡 신호는 기준신호들과 높은 상관성을 가지며 호흡시 발생하는 움직임과 호흡 속도에 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제23권2호
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• pp.83-90
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• 2011

목 적: 일정한 호흡주기의 유지가 필요한 방사선치료에서 치료 자세와 device의 사용에 따른 호흡주기의 차이를 통계적으로 분석하여, 그 경향과 device의 유용성에 관하여 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 피험자 11명을 대상으로 바로 누운 자세와 엎드린 자세에서 각 20분씩 호흡주기를 유지한 호흡신호를 획득 및 분석하였다. 엎드린 자세에서 호흡주기의 유지가 양호하지 못한 7명에게 belly board를 사용한 후 호흡신호를 획득하여 device의 사용전후의 호흡변화와 안정성을 분석하였다(통계 분석에는 PASW 18.0을 이용). 결 과: 피험자의 특성에 따른 차이는 없었으며 자세에 따른 호흡주기유지 안정성은 바로 누운 자세 54.5%, 엎드린 자세 36.4%로 나타났다. Belly board를 사용한 7명 중 4명은 호흡주기유지 안정성이 유의하게 양호한 변화를 보였으며, 허리치수에 따라 바로 누운 자세에서 처음 10분간의 호흡주기유지에는 유의한 차이(P=0.022, Fisher's Exact Test)를 보였다. 시간의 흐름에 따른 호흡의 안정성은 7명(63%)이 엎드린 자세보다 바로 누운 자세에서 보다 안정적이었다. 결 론: 흉부 및 복부 심지어 골반의 방사선치료에서도 호흡에 의한 환자의 움직임은 중요한 고려사항 중 하나이다. 본 연구와 같이 호흡신호의 통계적 분석과 이의 적용을 통해 호흡유지에 최적의 자세, belly board와 같은 device 사용여부를 결정하면 호흡주기의 유지 및 호흡의 안정도 유지에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권4호
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• pp.201-209
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• 2014

폐쇄성 수면 무호흡 증후군은 수면 중 부분적인 혹은 완전한 상기도 폐쇄로 인한 호흡 장애 질환이다. 본 연구에서는 폐쇄성 수면 무호흡 증후군 환자와 정상인에서의 호흡하는 동안의 상기도 움직임 변화를 분석하기 위하여 광류 방법을 사용하였다. 정상인 6명과 폐쇄성 수면 무호흡 증후군 환자 5명에 대해, 기도 면적 분석 방법과 광류 방법을 적용하여 흡기와 호기에서의 차이의 절대 값을 비교하였다. 통계적 분석 결과, 기도면적 분석 방법과 광류 방법은 각각 유의수준 10%(p값 0.0977)와 1%(p값 0.0011)에서 유의한 결과를 얻었다. 따라서 광류 방법을 이용함으로써 기존의 연구에서 폐쇄성 수면 무호흡 증후군 환자의 진단에 있어 더 정확한 정보를 얻는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권1호
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• pp.29-35
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• 2014

목 적 : 본 연구는 이미 상용화가 시작된 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료(Gated RapidArc) 이전의 자동화가 되지 않는 장비들에서 호흡 동조 방사선 치료(Gated radiation therapy)와 체적 세기조절 회전 방사선 치료(VMAT)를 동시에 시행할 수 있게 Gated RapidArc의 정확성을 분석하여 유용성을 평가하고, 진폭모드(Amplitude mode)를 이용하여 Gated RapidArc가 자동으로 되지 않는 장비에 환자를 적용하여 보고자 하였다. 대상 및 방법 : 방사선량 분포의 분석은 물 등가물질 고체 팬톰과 GafChromic 필름(EBT2 QD+, USA)을 이용하였으며, Film QA (ver. 2.2, USA) 필름 분석 프로그램을 이용하여 Gamma 인자(3%, 3 mm)를 분석하였다. 또한, 삼차원 선량 분포의 정확도를 확인하기 위해서 Matrixx(IBA Dosimery, Germany) 선량 측정 장비와 Compass(IBA Dosimetry, Germany) 선량 분석 프로그램을 이용하였다. 고체 팬톰을 이용한 호흡 동조 주기 신호는 4D 팬톰(Dynamic Thorax Phantom, CIRS, USA)과 Varian RPM(Real-Time Position Monitor) 호흡 동조 시스템을 이용하여 만들었으며, 자유호흡(free breathing)과 호흡정지(breath holding) 시에 따른 방사선량 분포를 각각에 대하여 분석 평가하였다. 환자에게 적용하기 위하여 2013년 2월부터 2013년 8월까지 간암환자 4명을 대상으로 4DCT의 영상을 얻기 위하여 충분한 호흡주기 연습후에 환자의 호흡주기에 맞게 위상모드(Phase mode)를 이용하여 환자가 고글의 호흡주기 패턴을 눈으로 보고 정확하게 따라할 수 있도록 하면서 4DCT의 영상을 획득하였다. Gated RapidArc 치료를 위하여 진폭모드(Amplitude mode)의 호흡주기를 만들어 3회 호흡을 시행한 후 40%~60%의 구간에서 5~6초 호흡을 참을 수 있도록 연습을 하고, 치료 시 40%~60%의 구간에서 환자가 숨을 참을 때 Beam On 버튼을 눌러주는 방식의 반자동으로 치료를 시행하였다. 결 과 : 비 호흡 및 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료기법 간의 절대선량은 전산화 치료 계획을 이용한 계산값과 1% 이내의 차이를 보였으며, 치료 기법 간의 차이 또한 1% 이내의 차이를 보였다. Gamma 인자(3%, 3 mm)는 99% 이상의 일치함을 보였으며, 각 장기별 선량 차이는 대체로 95% 이상의 일치함을 보였다. 또한 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료를 위하여 만든 진폭모드(Amplitude mode)의 호흡주기와 실제 환자의 호흡주기가 잘 일치하는 것을 볼 수 있었다. 결 론 : 비 호흡 동조와 호흡 동조 시 체적 세기조절 회전 방사선 치료간의 절대 선량 및 방사선량의 분포가 매우 잘 일치함을 보였다. 이는 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료 기법을 이용하여 호흡에 따라 움직이는 흉부나 복부의 종양 치료에 적용이 가능한 것으로 사료된다. 또한 실제 치료환자를 대상으로 고글을 통하여 진폭모드(Amplitude mode)의 호흡주기를 만들어 Gated RapidArc가 자동으로 되지 않는 장비에 치료를 적용한 결과, 5~6초정도 정지된 호흡에서 호흡 동조 체적 세기조절 회전 방사선 치료가 원활히 이루어짐을 알 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1421-1422
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• 2015

본 연구는 스트립 힘센서에 기반한 무구속 호흡측정에서 스트립센서 최적 위치를 고찰하는 것을 주목적으로 한다. 이를 위해 압전센서를 사용하여 스트립 힘센서를 제작하였으며, 머리, 흉부, 복부 아래에 위치시켜 호흡성분을 검출하였다. 호흡성분 측정 정확성은 온도센서를 사용하여 코에서 동시에 측정된 기준 호흡과, 각 위치에서 측정된 결과의 비교를 통해 분석하였다. 결과적으로, 12명의 피험자를 대상으로 실험을 수행한 결과, 스트립센서를 사용하여 측정된 호흡간격은 기준센서 대비 $1.3669{\pm}0.5639$ 초 (머리), $0.9844{\pm}0.6336$ 초 (흉부), $0.7133{\pm}0.5185$ 초 (복부)의 평균절대오차를 보였다. 이는 복부에서 검출된 호흡성분이 기준호흡과 가장 유사함을 보여준다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제28권2호
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• pp.149-159
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• 2016

목 적 : 폐암환자의 호흡동조 방사선 치료 계획 시 호흡 훈련 전후 RPM 신호와 횡격막 위치 변화를 분석하여 호흡 훈련의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 2016년 4월부터 8월까지 호흡 동조 방사선 치료를 받는 환자 11명을 대상으로 호흡 훈련을 시행하였고 동시에 RPM 신호 및 횡격막 영상을 획득하였다. 호흡 훈련은 총 3단계로 1단계 자유 호흡 상태의 신호 획득, 2단계 호흡 신호 가이드를 통한 1차 호흡 신호 획득, 3단계 설명과 반복 훈련으로 규칙성과 안정을 유도한 최종 호흡 신호를 획득 하였다. 각 단계의 흡기와 호기시 RPM 신호와 투시 영상의 횡격막 위치의 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값을 구하고, 이를 1단계 값으로 표준화 하여 2, 3단계를 상대분포 백분율(%)로 변환하여 환자의 호흡 변화와 내부 움직임을 분석 함으로써 각 환자의 호흡훈련 유용성을 평가 하였다. 결 과 : RPM 신호와 횡격막 진폭을 측정한 뒤, 1단계를 100%으로 표준화하여 각 단계의 평균값과 표준편차의 오차 평균을 구하였다. 그 결과, 3단계 최종호흡 획득 시 진폭의 상대평균 및 표준편차 모두 감소가36.4%, 표준편차만 감소가 18.2%, 진폭만 감소가 36.4%로 나타났으며, 횡격막 영상의 위치 측정 시 3단계에서 전체 81.8%의 환자에게서 상대평균 진폭 값이 30% 감소함을 보였다. 그러나 모든 환자들에게서 2단계 대비 3단계의 RPM 신호와 횡격막 진폭이 각각 평균 52.6%, 42.1% 감소함을 보였다. 또한, RPM 신호와 횡격막 영상 진폭 차이의 연관성은 2번 10번 환자를 제외하고 각각 1, 2, 3단계 움직임의 패턴이 상관관계를 보였다. 결 론 : 호흡 동조 방사선치료에서 호흡 훈련을 시행하였을 때 최적화된 호흡 주기를 유도할 수 있었으며, 모의 호흡 훈련을 치료 전 시행함으로써 불규칙적인 호흡에 의한 환자의 호흡을 제어해 폐의 움직임을 예측 가능 하게 해주는 효과를 기대할 수 있었다. 궁극적으로는 방사선 치료의 체계적 오류를 최소화해 보다 정확한 치료를 기대할 수 있어 호흡 훈련이 유용하다고 할 수 있겠다.그러나 본 연구는 치료 전 호흡 훈련을 시행한 자료를 바탕으로 분석한 연구로 제한되어 있으며 추후 실제 CT 계획과 치료 시 획득한 자료를 가지고 검증하는 것도 필요할 것으로 사료된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권2호
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• pp.123-135
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• 2012

목 적: 비소세포성 폐암 환자의 호흡 조절 방사선 치료 시 호흡에 의한 종양의 움직임을 최소화하는 것이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 자유호흡 주기와 제한호흡 주기를 각각 적용한 치료 계획을 비교, 분석하여 제한 호흡 주기의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 2011년 4월부터 12월까지 비소세포성 폐암 환자 9명(tumor n=10)을 대상으로 환자에게 평소의 호흡주기를 바탕으로 측정한 '자유호흡 주기'와 의도적으로 줄인 '제한호흡 주기'를 '신호모니터-호흡(guided-breathing)'법을 사용하여 각각 훈련을 실시한 후 RPM과 4차원 전산화 단층촬영 모의치료기를 이용해 치료계획용 4D CT를 실시하여 총 10개의 호흡 위상(respiration phase)별 CT 영상을 획득하였다. 각 호흡 주기의 CT 영상에 관측자 두 명이 각각 설정한 육안적 종양체적(Gross Tumor Volume, GTV)과 내부표적체적(Internal Target Volume, ITV)부피를 측정, 비교하였고 들숨(end-inspiration, EI)인 0%와 날숨(end-exhalation, EE)인 50% 위상에서의 center of mass (COM)를 측정하여 종양 움직임의 진폭을 측정했다. 또한 관측자 두명이 각각 두 호흡 주기를 적용한 치료계획을 수립하였고 정상 폐 평균선량(mean dose to normal lung, MDTNL)과 정상 폐 용적의 정상조직합병증확률(normal tissue complication probability, NTCP)을 비교, 분석하였으며 측정된 자료의 정량적 평가를 위해 통계 분석을 실시했다. 결 과: 관측자 두 명의 '제한호흡 주기'를 적용한 치료 계획을 분석한 결과 '자유호흡 주기'에 비해 종양의 3D 방향 움직임이 관측자 1의 경우 38.75%, 관측자 2의 경우 41.10%의 감소율을 보였고 GTV와 ITV의 부피를 측정, 비교한 결과 GTV의 부피는 관측자 1의 경우 $14.96{\pm}9.44%$, 관측자 2의 경우 $19.86{\pm}10.62%$, ITV의 부피는 관측자 1의 경우 $8.91{\pm}5.91%$, 관측자 2의 경우 $15.52{\pm}9.01%$의 감소율을 보였으며 MDTNL과 NTCP를 분석, 비교한 결과 MDTNL은 관측자 1의 경우 $3.98{\pm}5.62%$, 관측자 2의 경우 $7.62{\pm}10.29%$의 감소율을, NTCP의 경우 관측자 1의 결과 $21.70{\pm}28.27%$, 관측자 2의 결과 $37.83{\pm}49.93%$의 감소율을 나타냈다. 또한 두 관측자의 결과 값의 상관관계를 분석한 결과 '자유호흡 주기'에서는 관측자간의 유의한 차이를 보이는 데 비해 '제한호흡 주기'에서는 관측자간의 차이가 없는 감소율을 보였다. 결 론: '자유호흡 주기'에 비해 '제한호흡 주기'를 적용한 치료 계획에서 평가인자들의 상대적인 감소를 나타내어 비소세포성 폐암 환자의 호흡 조절 방사선 치료 시 '제한호흡 주기'의 유용성 및 타당성을 확인할 수 있었다.

• 수면정신생리
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• 제7권1호
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• pp.43-50
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• 2000

목 적: 폐쇄성 수면무호흡증은 일반인구의 $2{\sim}5%$ 정도에서 발견될 정도로 흔한 질환이며, 특히 심혈관계 질환이 병발되는 경우가 많아 치료의 중요성이 점차 증가되고 있는 질환이다. 폐쇄성 수면무호흡증과 심혈관계 질환간의 관계는 명확하지 않으나 자율신경계가 매개 작용을 할 것으로 추정되고 있다. 폐쇄성 수면무호흡증에서의 교감신경계 활성도가 증가되어 있다는 연구들이 이를 뒷받침 해준다. 또한, 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 방법인 지속적 상기도 양압술이 자율신경계를 변화시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 현재까지 폐쇄성 수면무호흡증 환자에서 지속적 상기도 양압술 치료 전후에 자율신경계의 변화를 측정한 연구는 많지 않으며, 결과도 일정하지 않다. 본 논문에서는 스펙트럼 분석 방법을 사용하여 폐쇄성 수면무호흡증의 환자의 심전도를 분석함으로써 지속적 상기도 양압술 전후의 자율신경계 변화를 고찰하였다. 방 법: 임상적으로 폐쇄성 수면무호흡증이 의심되어 수면 다원검사실에 의뢰된 환자들 중 병력청취, 이학적 / 신경학적검사와 야간 수면다원검사 시행결과 수면무호흡증으로 진단 된 17명을 연구대상으로 하였다. 기본 측정일과 지속적 상기도 양압술 시행일 모두 디지털 수면다원검사기로 기록을 저장하였으며, 양압술 시행일에는 무호흡 해소를 위한 처방압력을 결정하기 위한 목적으로 수면다원기록 시행 전 시간에 걸쳐 양압술을 시행하였다. 수면다원기록 판독은 국제판독기준에 따랐다. 그후 기본 측정일과 양압술 시행일 각각의 2단계 수면, 렘수면에서 잡음이 없는 300개의 연속된 심박동 기록을 선택하였다. 이를 대상으로 한 스펙트럼 분석에서 VLF(very low frequency) power, LF(low frequency) power, HF(high frequency) power, LHR(LF/HF ratio) 값을 산출하였다. 그리고, 심박동 변량(R-R variance)과 심박동 평균값도 산출하였다. 기본 측정일과 양압술 시행일 모두에서 수면다원기록과 동시에 혈중산소포화도($SaO_2$)도 측정하여 비교하였다. 제 변인의 값은 Wilcoxon signed ranks test로 통계 처리하였다. 결 과: 모든 대상군에서 양압술 시행으로 무호흡이 해소되었다. 양압술 시행일의 2단계 수면에서 기본 측정일의 2단계 수면에 비해 VLF power(p<0.05), LF power(p<0.01) 그리고 R-R variance(p<0.05)가 감소하였다. 렘수면의 LF power도 감소하였다(p<0.05). 최저 혈중산소포화도(p<0.01)와 평균 혈중산소포화도(p<0.01)의 증가도 관찰되었다. HF power, LHR, 심박동 변량 그리고 심박동 평균값의 유의한 차이는 없었다. 결 론: 본 연구에서는 처방압력 결정을 위한 양압술 시도 중에도 교감신경계 활성도가 즉각적으로 감소하는 것을 폐쇄성 수면무호흡증에서 관찰할 수 있었다. 부교감신경계의 활성도 변화는 유의하게 나타나지 않았으며, 이는 수면무호흡증에서 나타나는 혈동력학적인 변화가 교감신경계의 활성도의 증가와 관련이 있을 가능성을 시사해준다. 지속적 상기도 양압술을 처음 사용하는 날부터 폐쇄성 수면무호흡증 환자에서 즉각적이고 효율적으로 교감신경계 활성도가 감소하는 결과를 고려할 때, 임상적으로는 지속적 상기도 양얍술을 장기간 적용시 폐쇄성 수면무호흡증의 치료 뿐 만 아니라, 폐쇄성 수면무호흡증에서 병발하는 심혈관계 질환을 예방하고 치료에 도움을 줄 가능성도 시사된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제26권3호
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• pp.181-188
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• 2008

목 적: 호흡을 고려한 사차원방사선치료의 효용성 증대를 위하여, 규칙적이고 안정된 호흡주기 및 호흡량을 갖도록 환자를 교육하고 호흡을 연습시키는 호흡연습장치 및 프로그램을 자체 제작하여 유용성을 평가하였다. 대상 및 방법: 호흡연습장치를 사용시 및 사용후의 호흡의 규칙도의 변화를 측정하기 위해 11명(자원자 9명, 환자 2명)을 대상으로 실험을 실시하였다. 자유롭게 호흡하는 '자유호흡(free-breathing)'법, 자유호흡 시 시뮬레이션 된 표준 호흡주기를 따라함으로써 일정한 호흡주기를 만드는 '신호모니터-호흡(guided-breathing)'법 및 호흡연습 후 시뮬레이션 신호 없이 호흡하는 '연습 후 호흡(postguided-breathing)'법 등 3가지 방법으로 호흡주기를 기록하여 호흡주기(PTP (Peak To Peak))와 호흡크기(Amplitude) 및 호흡패턴(Area, RMS (Root Mean Square))의 변화를 정량적으로 분석하였다. 결 과: 호흡주기를 보여주는 PTP 값은 '신호모니터-호흡'에서 표준편차 값(standard deviation)이 의미 있게 감소하여 호흡주기가 더 규칙적이었고(자유호흡 0.568 vs 신호모니터-호흡 0.344, p=0.0013), '연습 후 호흡'법에서는 '자유호흡' 시보다 표준변동치가 낮아 호흡주기가 보다 안정적이었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(자유호흡 0.568 vs 연습 후 호흡 0.512, p=ns). 호흡량 측정 결과는 '자유호흡'보다 '신호모니터-호흡'의 경우 호흡량의 표준편차 값이 낮아 호흡량이 보다 일정하게 유지되었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(자유호흡 1.317 vs 신호모니터-호흡 1.068, p=0.187). 호흡 패턴은 '자유호흡'과 '모니터 호흡' 사이에는 큰 차이가 발생하지 않았지만, '연습 후 호흡'에서는 호흡주기 내 호흡함수의 평균 면적이 7% 감소하였고 RMS 값은 5.9% 감소를 보였다. 결 론: '신호모니터-호흡'에서 호흡주기 및 호흡량이 가장 일정하게 유지되었다. 호흡연습의 효과는 시뮬레이션 신호 없이 호흡하는 '연습 후 호흡'의 경우 시간 경과에 따라 감소할 것으로 판단되었다. 본 연구에서 제작한 호흡연습장치 및 프로그램은 호흡의 주기의 규칙성과 호흡량을 일정하게 유지시키는데 효과적으로 평가되었다.