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Sex Differences in Pain Caused by Stretching and Decrease in Pain Over Time
Korean J Stress Res 2019;27:146-151
Published online June 30, 2019
© 2019 Korean Society of Stress Medicine.

Wootaek Lim1 ,2

1Department of Physical Therapy, College of Health and Welfare, Woosong University, 2Woosong Institute of Rehabilitation Science, Woosong University, Daejeon, Korea
Correspondence to: Wootaek Lim
Department of Physical Therapy, College of Health and Welfare, Woosong University, 171 Dongdaejeon-ro, Dong-gu, Daejeon 34606, Korea
Tel: +82-42-630-4624
Fax: +82-42-630-4611
E-mail: wootaeklimpt@gmail.com
Received January 29, 2019; Revised March 21, 2019; Accepted March 21, 2019.
Articles published in stress are open-access, distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 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

Background:

Repeated strong contraction and relaxation of muscles during exercise can cause tension in the muscle tendon unit. The physical stress caused by tension on muscle tissue is closely linked to pain. This study evaluated sex differences in pain after stretching of hamstring muscles and the decrease in pain over time.

Methods:

Hamstring flexibility was measured with an active knee extension test before and after stretching. Pain was measured using the visual analogue scale immediately after stretching, on day 1, and day 2.

Results:

Pain reported by men was higher than that reported by women, but the difference was not significant. The pain reported by both men and women was significantly decreased on day 1, with a smaller decrease on day 2. There was no correlation between the increase in flexibility and pain.

Conclusions:

Pain did not differ between men and women. Additionally, pain was not simply determined by intensity of stretching. Individual characteristics and other factors must also be considered.

Keywords : Hamstring Muscles, Pain, Sex, Stretching
서 론

인구 고령화와 함께 통증 환자가 점진적으로 증가하고 있다(Simon, 2012). 꼭 고령의 환자가 아니더라도 병원을 방문하는 환자 중 대다수는 주 증상 외에 부가적으로 통증을 호소한다. 즉, 통증은 내원 환자에게서 관찰되는 가장 흔한 증상 중 하나이다. 통증은 우리 일상생활과 상당히 밀접한 연관을 맺고 있다. 급성기를 지나 만성으로 가는 경우 통증을 유발하는 자극 또는 물질이 사라지더라도, 신경학적 변화로 통증은 지속 될 수 있으며, 이 경우 삶의 질이 극도로 저하 될 수 있다.

통증은 호소하는 사람의 주관적 영향을 많이 받기 때문에, 다른 증상과 달리 객관적 측정이 어려운 것이 특징이다. 통증의 발병 및 인지 강도는 인종에 따라, 지역에 따라 다를 수 있으며, 성별에 따라서도 다를 수 있다(Burgess et al., 2006; Mogil, 2012a). 참고로 통증에서 구분하는 성별은 사회적 남녀(gender)보다는, 생물학적 차이에 기인한 남녀(sex)의 개념에 더 가깝다. 성별에 따른 통증 차이를 구체적으로 보면, 열통 역치 및 내성(heat pain threshold and tolerance), 냉통 역치 및 내성(cold pain threshold and tolerance), 허혈성 통증 역치 및 내성(ischemic pain threshold and tolerance), 압력 통증 역치(pressure pain threshold) 등 다양한 통증 측정(pain measures) 모두에서 여성이 남성보다 높은 민감도(sensitivity)를 보인다(Fillingim et al., 2009). 또한, 동일하게 주어진 기간 동안 통증을 호소한 인원수의 성별을 보았을 때 전체 인원 중 여성의 비율이 다소 높으며, 만성 통증 증후군(chronic pain syndrome)에서 여성의 유병률(prevalence)이 더 높게 나타났다(Fillingim et al., 2009; Mogil, 2012b). 여성이 더 높은 통증 등급(higher pain ratings)을 보고한다는 것과 남성보다 통증 발생 위험도가 높다는 것은 현재 대부분 동의되고 있다(Ruau et al., 2012). 다만 남녀 간에 통증 차이는 인정하지만, 그 차이 정도(magnitude)와 차이를 만들어 내는 명확한 기전에 대해서는 현재 논란이 있다(Bartley et al., 2013).

기전에 관한 연구는 동물과 인간을 대상으로 현재 광범위하게 진행되고 있다. 먼저 전임상시험(preclinical study)의 경우 주로 대상이 수컷에 집중되어 있으나, 임상연구(clinical study)는 남녀가 모두 포함되어 진행되는 경우가 많아 두 연구간 차이가 있다(Racine et al., 2012). 또한 임상연구와 달리 손쉽게 외부 요건을 통제 가능한 실험실 연구조차, 모든 실험이 동일한 조건과 상황에서 진행된 것은 아니기 때문에 항상 같은 연구 결과가 도출되지는 않고 있다(Racine et al., 2012). 통증의 남녀 차이는 지금까지 수행된 연구 결과를 바탕으로 크게 생물학적(biological), 정신 사회적(psychosocial) 특성으로 나눈다. 먼저 생물학적 특성의 경우 몸에서 분비되는 호르몬에 관한 내용이 주를 이루며, 최근에는 면역세포에서 분비되는 염증 유발 사이토카인(proinflammatory cytokine)에 관한 내용과, 유전형(genotype)까지 확장되어 논의가 이루어지고 있다. 남녀의 생물학적 차이에서 오는 성호르몬의 경우 여성의 월경 주기에 따라 다양하게 반응하기도 한다(Ader et al., 2001; LeResche et al., 2003; Sherman et al., 2006). 현재까지 많은 연구가 진행되었음에도, 다양한 경로가 복잡하게 얽혀 있어 아직도 정확한 기전과 영향 정도에 대해서는 일부 논란이 있다. 두 번째로 정신 사회적 특성의 경우 남녀 간 통증 대처 전략(pain coping strategy)의 차이로 설명될 수 있다. 여성은 정서 중심 대처(emotion-focused coping)를 남성은 감정 중심 대처(sensory focused-coping)를 하는 것으로 알려져있다(Keogh et al., 2002). 그 밖에 문화적 믿음(cultural belief)에 따라 남성은 성장 동안 사회에서 성 역할 기대(gender role expectation)로 인해 강한 남성성을 직ㆍ간접적으로 강요받고, 그에 따라 통증 역치와 내성이 높게 나타날 수 있다(Burgess et al., 2006).

남녀 차이를 설명하기 위해 위에 열거된 선행연구들은 뭉툭하거나 뾰족한 외부 물체에 의한 기계적 자극(mechanical stimulus), 전기 자극(electrical stimulus), 열 자극(thermal stimulus) 등 피부에 직접 가해지는 자극과 이로 인하여 발생한 통증 변화에 관한 연구가 대부분이다. 하지만 우리가 운동 중 자주 겪게 되는, 인체 내부의 근힘줄단위(muscle tendon unit)에 과도하게 부하된 장력(tension)에 의해 유발된 통증에 관한 연구는 많지 않다. 수술로 인하여 인체 내부 조직에 인위적 손상이 가해진 후 발생한 통증의 남녀 차이에 관한 연구가 일부 있기는 하다. 하지만 수술의 경우 수술 직후 통증 관리를 위해 약물이 추가로 제공되며, 이때 제공된 약물은 인체 내부에서 통증과 관련된 다단계 기전에 광범위하게 영향을 미쳐 통증 인지 정도에 영향을 미치게 된다. 몇몇 연구에서 약물의 경우 여성에서 더 진통(analgesic) 효과가 큰 것으로 보고하였으나, 세부적으로는 약물 종류에 따라 다르게 반응할 수 있어 아직까지 명확히 합의된 내용은 없다는 것이 중론이다(Niesters et al., 2010). 때에 따라서는 환자가 아닌 의사와 같은 약물 처방 자의 편견에 의해 이런 차이가 발생할 수도 있다고 알려져있다. 의사가 수술 후 아편 유사진통제(opioid analgesic)를 여성에 더 권하는 경우가 많다고 보고되고 있어, 남녀 간 차이에 관한 결과 해석에 논란의 여지가 있다. 더불어 수술 후 발생한 통증을 건강한 일반 성인에서 발생한 통증과 동일하게 적용하여 해석하기에는 다소 제한이 있다(Weisse et al., 2001; Hirsh et al., 2009; Alqudah et al., 2010; Wandner et al., 2010).

운동 중 발생하는 근육의 반복적 강한 수축과 이완은 근힘줄단위에 큰 장력(tension)을 유발한다. 과도한 신장 스트레스는 근 조직에 신체적 스트레스(physical stress)를 만들며, 지속 시 미세 손상(micro tear)으로 인한 통증을 만들어 낸다. 근 조직에 과도한 장력에 의해 발생한 신체적 스트레스와 이로 인한 통증에 대한 이해가 임상에서 필요하다. 또한, 생물학적으로 다른 특성을 지닌 남녀의 초기 통증 반응 차이 및 시간에 따른 변화에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 운동 중 손상이 가장 많이 발생하는 넙다리뒤근(hamstring muscles)에 등척성 수축을 이용한 장력을 통해 인위적 통증을 유발하고, 이때 인지된 통증의 크기에 남녀 간 차이가 있는지 알아보았다. 또한, 추가적으로 시간에 따른 통증의 감소 정도를 관찰하였다.

연구방법

1. 연구대상

실험에는 건강한 성인 63명이 참여하였다(Table 1). 넙다리뒤근의 단축(tightness)이 관찰되는 경우 실험 대상자로 선정하였으며, 허리 및 무릎에 손상 또는 통증이 있는 경우 대상에서 제외하였다. 본 연구는 우송대학교 기관생명윤리 위원회(IRB) (1014549-161115-SB-34) 승인 후 진행되었으며, 실험 전 실험 목적과 절차에 대한 상세한 설명이 제공되었고, 모든 대상자에게 사전동의(informed consent)를 받았다.

Subjects characteristics

Male (n=29) Female (n=34) p value
Age (y) 23.44±1.76 21.50±1.54 <0.001
Height (cm) 170.67±18.81 161.56±5.33 0.009
Weight (kg) 77.67±20.80 53.79±6.89 <0.001

Values reported as mean±standard deviation.



2. 연구진행

실험 참가자는 치료 테이블 위에 바로누운자세(supine position)로 누웠으며, 골반과 비우세다리(non-dominant leg)는 스트랩으로 고정되었다. 우세다리(dominant leg)의 넙다리뒤근 유연성(flexibility)은 능동무릎폄(active knee extension; AKE)을 통해 측정하였다. 능동무릎폄검사를 위해 대상자는 바로누운자세에서 허리와 무릎은 90⁰로 굽힌 상태를 유지하였으며, 측정자의 시작 신호와 함께 대상자는 무릎 폄을 천천히 시행하였다. 최대 폄 도달 시 각도계(goniometer)를 이용하여 무릎관절 폄 각도 값을 측정하였다. 최종적으로 “180°-측정된 최대 무릎 관절 폄 각도”를 능동무릎폄검사 값으로 사용하였다. 능동무릎폄검사 시 준비운동(pre-warm up)으로 가볍게 5회 능동무릎폄을 수행하였으며, 마지막 6회에 측정된 값을 스트레칭-전(Pre- stretch) 값으로 기록하였다. 스트레칭은 고유감각신경근육촉진(proprioceptive neuromuscular facilitation; PNF)을 이용한 기법 중 유지-이완(hold-relax) 기법이 사용되었다. 스트레칭 강도는 근력계(MicroFET3, Hoggan Health Industries Co., UT, USA)를 통해 측정하였으며, 1 세트(1회 10초 유지, 5초 휴식, 총 5회 반복) 시행되었다. 스트레칭 직후 유연성 측정값은 스트레칭-후(Post-stretch) 값으로 기록하였다. 통증은 시각통증등급(visual analogue scale, VAS)을 이용하여 측정하었으며, 스트레칭 직후 및 1일 후(Day 1), 2일 후(Day 2)에 기록되었다.

3. 자료분석

모든 통계는 IBM SPSS Statistics 23 (IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 이용하여 분석되었다. 동일한 시간 내 남녀 간 스트레칭 강도, 통증, 넙다리뒤근의 유연성 비교에는 독립표본 t-검정이 사용되었다. 동일 그룹 내 통증의 시간에 따른 비교에는 일원변량분석(one-way ANOVA)과 함께 사후검정(Post Hoc)으로 본페로니(Bonferroni)가 사용되었다. 동일 그룹 내 스트레칭 전과 후 넙다리뒤근의 유연성 비교에는 대응표본 t-검정이 사용되었다. 유연성 증가와 스트레칭 직후 측정된 통증 값 과의 상관관계에는 스피어맨의 등위상관계수(Spearman’s correlation coefficients)가 사용되었다. 통계학적 유의성은 p<.05로 정하였다. 모든 값은 평균±표준편차로 표현되었으며, 그림 1은 평균±표준오차로 표현되었다.

결 과

스트레칭 강도는 남성 86.2±28.28, 여성 79.41±20.49로 유의한 차이가 없었다(p=0.280). 스트레칭으로 인해 발생한 통증의 시간에 따른 감소를 보았을 때, Post-stretch, Day 1, Day 2 세 번의 측정 모두 남성이 여성보다 평균값이 다소 높았다. 하지만 남녀 간 차이가 통계학적으로 유의하지는 않았다. 통증의 시간에 따른 변화를 보았을 때, 남녀 모두 Post-stretch 대비 Day 1에서 유의한 감소(p=0.002)를 했으며, Day 1과 Day 2의 비교에서는 유의한 감소가 없었다(Fig. 1).

Fig. 1.

Differences in pain expression between male and female. *p<0.01, significantly different from post-stretch.



스트레칭 전과 후 모두 넙다리뒤근의 유연성은 여성이 남성보다 유의하게 높았다(p<0.001). 스트레칭으로 인한 유연성의 향상은 여성이 10.85로 7.44인 남성보다 다소 높았지만, 차이가 통계학적으로 유의하지는 않았다(Fig. 2). 스트레칭으로 인한 유연성 증가와 스트레칭 직후 측정된 통증 값 과의 상관관계에서는 유의성(p=0.054)이 없었다(Fig. 3).

Fig. 2.

Sex differences in improvement of hamstring flexibility. *p<0.01, significantly different between male and female.


Fig. 3.

Relationship between visual analogue scale score measured after stretching and changes in active knee extension.


고 찰

본 연구에서 스트레칭 강도는 남녀 그룹 모두 동일하게 적용되었다. 즉, 근육 조직에 부하된 장력 스트레스는 동일했으며, 같은 양의 스트레스에 의해 유발된 통증에 남녀 간 반응 차이는 없었다고 볼 수 있다. 외부 부하에 의한 인체 내부 조직의 손상과 그에 따른 통증은 실제 통증을 일으키는 강도가 직접적 요인으로 작용하겠으나, 인지 과정을 거쳐 최종적으로 측정되는 통증 값은 피험자의 주관적 경험에 의존하게 되며, 주관적 경험은 심리사회요인이 고려되어야 한다. 예를 들어, 출산을 겪은 여성의 경우 일반적으로 VAS에서 표현하는 “상상할 수 있는 최악의 통증(the worst pain imaginable)”에 대한 해석이 출산 전후 차이를 보일 수 있다(Dionne et al., 2005). 최대 통증에 해당하는 수치 값이 새롭게 정의되거나 확장될 경우, 동일한 통증 강도라 하더라도 실제 기록되는 통증 수치는 달라질 수 있다. 본 실험에서 통증의 강도는 남녀 모두 동일하게 적용되었기에, 측정된 결과값은 통증 인지 후 남녀 간의 통증에 대한 반응 차이로 해석 가능할 것이다. 기존 연구의 경우 여성에서 보다 높은 감각탐지(sensory detection acuity)가 관찰되었다(Lundström et al., 2006; Abramov et al., 2012). 여성은 작은 온도 차이도 민감하게 알아차렸을 뿐만 아니라, 후각(olfactory), 미각(gustatory), 시각 인지에서도 남성보다 뛰어난 분별(discrimination) 결과를 보였다(Feine et al., 1991; Bartoshuk et al., 1994; Lundström et al., 2006; Tubaldi et al., 2008; Abramov et al., 2012). 즉, 단순히 여성이 심리사회요인에 의해 통증에 민감하게 반응하는 것이 아니라, 감각 분별(sensory discrimination) 능력이 보다 뛰어난 것으로 해석할 수 있다. 시각과 관련한 일부 연구에서는 이를 뒷받침하는 유전적 차이도 관찰되었다(Jameson et al., 2001; Rodríguez-Carmona et al., 2008). 하지만, 일부 연구에서는 여성이 통증에 대한 민감도가 높게 보고된 것은, 남성보다 의료기관을 적극적으로 방문하여 서비스(health care service)를 받기 때문이며, 연구 설문조사에서 응답률이 여성에서 높게 보고되기 때문이라고 설명하고 있다(Mogil, 2012b). 또한, 여성의 경우 사회적으로 통증을 표현(expression)하고 응답(report)하는 것이 상대적으로 남성에 비해 더 잘 받아들여진다(Miller et al., 2006). 기존에 남녀 간 통증 차이에 대한 연구를 보았을 때, 전반적으로 차이를 보인 비율이 높지 않으며, 차이가 있다고 하더라도 그 정도가 크지는 않았다. 건강한 아동의 남녀 간 통증 차이에 관련하여 발표된 연구를 비교ㆍ분석 해보았을 때, 통증 강도(pain intensity)는 90.5%, 내성(tolerance)은 75.0%, 통증 영향(pain affect)은 85.7%, 생리적 반응(physiological responses)은 88.8%에서 남녀 간 통계학적 차이가 없었다(Boerner et al., 2014). 즉, 반복적 등척성 수축으로 인해 근육 조직에 발생한 통증 역시, 기존의 외부 자극에 의해 발생한 통증과 같이 남녀 간 차이가 크지 않거나 무시할 수 있는 정도라고 할 수 있다.

강도 높은 등척성 수축은 해당 근육 조직의 단기적 유연성을 향상시키며, 이때 발생한 조직의 유연성 향상은 근힘줄단위 및 근육원섬유마디(sarcomere)의 길이 증가를 의미한다. 과도한 장력이 반복적으로 작용할 경우 근육 조직에 장력에 의한 기계적 스트레스가 통증과 함께 근연축(muscle spasm)을 발생시킬 수 있으며, 심한 경우 조직 손상으로 연결될 수 있다. 일상생활 중 겪게 되는 일반적 자극에 의한 통증은 수 분 내에 사라지지만, 본 연구에서 측정된 조직 스트레칭으로 인한 통증은 일정 기간 지속되었다. 등척성 수축 하루 후 42.47%, 이틀 후 24.49%에서 잔여 통증이 있는 것으로 관찰되었다. 근육 조직은 과도한 스트레칭 적용 시 근육 조직의 유연성 향상과 함께 조직 손상을 유발할 수 있다. 고정(immobilization)에 의한 근힘줄단위에 강제적 스트레칭 적용 시 1시간 만에 근육원섬유마디의 Z 선에서 손상이 관찰되었다(Kim JW et al., 2007). 본 연구에서는 단기간 적용된 스트레칭으로 조직 손상이 크지는 않았을 것이다. 장기간 반복적 스트레칭 시에는 조직 손상의 정도가 더 크게 발생할 것이며, 이 경우 남녀 간 차이가 발생할지 모른다. 조직 손상은 염증성 통증(inflammatory pain)을 유발하고, 이것은 손상된 세포로부터 분비되는 염증매개체(inflammatory mediator)에 의해 조절된다. 손상된 세포는 사이토카인을 분비하고 통각수용기(nociceptor)를 직접적으로 활성화하여 통증을 유발하게 하고, 추가적인 염증인자들(inflammatory agents)를 만들어 낸다. 이때 여성의 경우보다 많은 염증 면역 반응(proinflammatory immune response)을 일으켜, 많은 염증과 그에 따른 통증이 발현될 수 있다고 알려져있다(Ostensen et al., 1997; Bernstein et al., 2006; Fillingim et al., 2009). 시간이 지속되어 만성이 될 경우 말초민감화(peripheral sensitization), 통각과민(hyperalgesia)이 나타날 수도 있다(Dray 1995; Kidd et al., 2001). 시간에 따른 통증 감소 정도를 보았을 때, 남녀 모두 스트레칭 직후 측정된 통증 값은 1일 차에 통계학적으로 유의한 감소를 보였으나, 2일 차에 측정된 값은 1일 차와의 비교에서 유의한 감소를 보이지 않았다. 즉, 단기간 조직에 스트레스가 부과되어 발생된 통증의 경우 초기에 감소 속도가 빠르고, 그 이 후 느린 속도로 점진적 감소를 보이는 것으로 여겨진다. 기존 선행 연구에서는 대부분 통증 발생 직후 값만을 측정 및 분석하여 잔여 통증에 관한 연구는 제한적으로 이루어졌다. 통증은 발생 후 바로 사라지기도 하지만, 때에 따라서는 수일 지속하는 경우도 많기에 통증의 발생과 함께 시간에 따른 변화에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 통증 발생 직후는 물론이고, 48시간 이후까지의 변화를 관찰하였으며, 남녀 모두 유사한 통증 감소 패턴을 보였다.

스트레칭 전 측정된 넙다리뒤근의 유연성은 여성이 다소 높았으며, 스트레칭 후 증가한 폭 역시 여성이 살짝 더 높았다. 일반적으로 중재 전 기본값이 높은 그룹은 중재 후 증가 폭이 둔화될 수 있다. 하지만 기본값이 낮았던 남성과 같이 여성에서 역시 유의한 증가가 관찰되었다. 기존 선행 연구에서도 초기 남녀 간 유연성 차이는 관찰되었으나, 스트레칭 후 유연성 증가에 대한 효과는 동일하게 나타났다(Lim WT, 2016). 한 가지 흥미로운 것은 증가한 유연성과 스트레칭 직후 측정된 통증 값과의 비교에서 상관관계가 관찰되지 않았다. 이는 통증을 직접적으로 유발하는 조직 스트레스의 양적 값이 실제 통증을 호소하는 양적 값으로 동일하게 연결되지 않았음을 의미한다. 근 조직에 큰 스트레스가 부하 되어 조직이 신장할 경우 직접적으로 통증이 유발될 수 있다. 유연성의 향상이 크다는 것은 그만큼 근 조직에 부하된 스트레스가 크다는 것을 의미하고, 이 경우 통증 역시 클 것이라 추론할 수 있다. 하지만 두 변수 간 상관관계는 없었다. 기존 선행 연구를 보면 강도가 높은 경우 유연성 향상 역시 높았다(Sheard et al., 2010). 하지만 통증은 더욱 복잡한 관계를 가진다. Edwards et al. (2007)에 따르면, 505명을 대상으로 한 실험에서 자가 보고 통증 민감도(self-reported pain sensitivity)는 불안 점수(anxiety score)와는 관련이 있었지만, 실제 통증 역치와 내성과는 관련이 없는 것으로 보고되었다(Edwards et al., 2007). Robinson et al. (2004) 실험에서도 이와 유사한 결과가 보고되었다(Robinson et al., 2004). 즉, 본 연구 결과는 통증은 단순히 강도에 따라 결정되지 않는다는 것을 의미하며, 개인의 특성 및 다양한 요소를 통합적으로 고려해야 함을 다시 한번 보여주고 있다. 본 연구의 경우 남녀 간 유의한 연령 차이가 있었지만, 그 차이가 1.94로 크지는 않아 결과에 유의한 영향을 미치지는 않았을 것으로 사료된다. 통증의 특성 측면에서는 단기적 고강도 스트레칭 직후 측정된 급성 통증에 관한 것으로, 반복적 적용 후 발생하는 통증과는 다르다. 또한, 직접적으로 조직의 손상 정도를 측정하지 못한 한계를 갖기에 동일한 강도의 스트레칭이 같은 손상 정도를 만들었는지는 확인 할 수 없었다. 향 후 조직 손상 정도를 양적으로 측정하고, 이를 통증과 연결하여 해석하는 것이 필요하다.

통증은 남녀 간 다른 특성을 보인다고 알려져 있다. 하지만 스트레칭 동안 근육 조직에 부하된 스트레스에 의해 발생한 통증은 남녀 간 유의미한 차이를 보이지 않았다. 증가된 유연성과 통증 정도 역시 상관관계를 보이지 않았다. 통증은 다양한 원인에 의해 유발되며, 또한 복잡한 기전을 통해 최종적으로 인지된다. 통증에 대한 명확한 이해를 바탕으로 중재 전략을 세우는 것이 임상에서 필요하다.

Conflicts of interest

The author declared no conflict of interest.

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September 2019, 27 (3)

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