search for




 

Effects of a Healing Rhythm System Based on ECG Waveform Simulation on Stress, EEG, Heart Rate, and Anxiety in University Students; A Randomized Controlled Trial
Stress 2020;28:237-245
Published online December 31, 2020
© 2020 Korean Society of Stress Medicine.

Jae Kyeum Lee1 , Ik-Lyul Bae2

1College of Nursing, Konyang University, Daejeon, 2Department of Nursing, International University of Korea, Jinju, Korea
Correspondence to: Ik-Lyul Bae
Department of Nursing, International University of Korea, 965 Dongbu-ro, Munsan-eup, Jinju 52833, Korea
Tel: +82-55-751-7914
Fax: +82-55-751-7915
E-mail: iklyulbae@gmail.com
Received August 18, 2020; Revised December 5, 2020; Accepted December 6, 2020.
Abstract
Background: This study is a randomized control trial (RCT) to compare the effects of the electrocardiogram waveform simulation-based Healing Rhythm System on stress, electroencephalography (EEG), heart rate, and anxiety on healthy college students. Healthy college students without any disease were recruited. A total of 68 participants were collected and analyzed in 31 experimental groups, 17 placebo group, and 20 control group.
Methods: The analysis method was repeated measurement of ANOVA and it was conducted 8 times in total. The effect measurement was checked before and after exposure to stressors and six times every five minutes after intervention.
Results: The results of the study showed that stress was significantly different in the experimental group at 10 minutes (F=4.33, p=.017) and 15 minutes after the intervention, and the EEG was significantly different in the experimental group at the relative alpha Fp1, F3 (F=5.753, p=.005) after the intervention, and the heart rate was significantly different in the experimental group at 15 minutes and 20 minutes (F=3.586, p=.033). The anxiety was significantly different in the experimental group after the pre and post-treatment of stressors (F=18.609, p<.001).
Conclusions: Therefore, HR system will be widely used as a program to induce calming to healthy university students in stressful situations.
Keywords : Music, Stress, Electroencephalograhy, Heart rate, Anxiety
서 론

2015년 메르스(Middle East Respiratory Syndrome, MERS)로 인하여 우리사회는 일반 대중들이 당시 불안, 절망과 같은 정서적 스트레스를 경험하였다고 보고된 바가 있다(Lee et al., 2016). 현 코로나19 (COVID-19)와 같은 펜데믹 상황으로 대중은 전례 없던 ‘사회적 거리두기’를 겪으며 발생하는 스트레스로 삶의 질이 매우 저하되어 있으며(Kim, 2020), 이러한 감염성 질환의 출현은 종교시설과 유흥시설 및 체육시설 등의 사용 제한으로 이어져 우리 국민 일상에 변화를 주며 스트레스와 불안 증가에 심각한 영향을 미치고 있다. 이러한 상황의 연장선으로, 청소년과 대학생들의 대면수업 불가로 등교가 어려워지며 정부 지침으로 개학과 개강이 연기되었고(교육부, 2020), 대면수업이 비대면 원격 수업으로 대체되며 새롭고 변화된 학습관리시스템으로 인해 교수자는 물론이며, 대학생들도 수업참여와 수업진행 적응에 어려움을 느꼈다고 보고된 바가 있다(Do, 2020). 특히 대학생은 청소년기에서 성인기가 되며 정서적인 면을 포함하여 급격한 변화를 겪으면서도 자신 스스로 통제하지 못하여 불안과 스트레스를 경험하는 것을 고려할 때(Lee, 2015) 대학생에게 스트레스를 완화할 수 있는 중재를 적용하는 것이 필요할 것이다.

지속적으로 스트레스에 노출되면 생리적으로 심박동수 증가와 혈압 상승을 포함한 심혈관계 증상이 나타날 뿐만 아니라, 소화기계의 변화나 근 긴장도의 증가가 발생하기도 하고 심리적으로는 우울감과 분노, 흥분, 정서 불안정 및 초조 등과 관련이 있다(Gorman et al., 2000). 이러한 스트레스원에 노출되었을 때 즉각적으로 해소되지 않고 만성적으로 이어지거나 부적절한 방식으로 대처하였을 시 불안의 증가와 우울증으로 이어질 수 있으며(Ross, 2017), 이는 국가의 의료비 지출 증가 및 국민의 삶의 질 저하 뿐만 아니라 질병이환율에도 영향을 줄 수 있기 때문에 스트레스를 완화할 수 있는 적합한 중재가 필요하다.

최근 스트레스를 완화시키는 프로그램과 중재방법으로는 명상수련의 일종인 마음챙김 기반 스트레스 감소(Mind-fullness-Based Stress Reduction, MBSR) 프로그램(Bae et al., 2019), 합창과 호흡훈련을 병합한 복합예술교육 프로그램(Kim et al., 2020), 아로마 에센셜 오일을 이용한 아로마테라피 족욕(Ahn et al., 2017) 등이 스트레스 감소와 진정에 도움이 된다는 연구 결과와 보고가 있었다. 하지만 MBSR 프로그램은 훈련 받은 지도자 과정을 수료한 전문가만 진행할 수 있기 때문에 접근성이 어려울 뿐만 아니라 즉각적인 스트레스 해소가 쉽지 않으며, 합창과 호흡훈련을 병합한 복합예술교육 프로그램의 경우 합창이 가능한 인원과 장소 선정에 영향이 제한점이 있어 적용에 어려움이 있다. 또한 아로마테라피 족욕 역시 스트레스원에 노출되었을 때 즉각적인 적용에 제한이 있어 일상생활에서 흔하게 사용하기 어려운 스트레스 완화방법이라 생각된다.

반면에 청각 장치를 이용한 스트레스 중재는 스트레스원에 노출되었을 때 시간과 장소에 대한 제약을 최소화하고 효율적으로 적용할 수 있는 스트레스 완화 중재방법이다.

청각장치 기기는 최근 우리나라 국민들의 스마트폰의 보급과 유튜브(Youtube) 이용의 증가 등으로 접근성이 매우 높으며, 비용 면에서도 매우 경제적이고 부작용이 거의 없는 보완대체요법이다. 음악 청취는 뇌 전도에 직접 영향을 미쳐 사람을 안정시키며 심신의 긴장을 이완하도록 유도하여 알파파 상태를 유도하는 특징이 있으며 시상의 중개자로 하여 피질과 변연계 내부의 작용으로 사람에게 정서적인 반응을 일으키는 작용을 한다(Roederer et al., 1973). 또한 선행 연구를 보면 음악 청취는 뇌와 자율신경계에 직접 영향을 주어 생리적 변화와 반응을 일으키게 하여 긴장 완화, 스트레스 완화와 불안 감소 등의 긍정적인 효과(Choi et al., 2015)가 있을 뿐만 아니라, 집중력 향상에도 효과가 있다는 연구결과(Hong et al., 2010)가 보고되고 있다.

이러한 음악 중재에 대한 다양한 선행연구로는 대학생을 대상으로 클래식 음악의 수동적인 청취 시 학업 스트레스와 우울증에 미치는 영향(Jang et al., 2016), 간호사를 대상으로 선호하는 음악청취요법이 주관적 스트레스 반응과 피로 수준에 미치는 효과(Ji et al., 2017) 등이 있으나 중재로 선택되는 음악이 클래식 혹은 이완음악이나 선호하는 음악으로 기존의 음악 중재 연구와 차별성이 없으며, 단순히 음악중재 전과 후의 차이점을 비교하여 서술하였고 집단과 시간의 교호작용을 확인하는 연구는 드물었기 때문에 본 연구자는 Healing Rhythm 시스템을 중재방안으로 적용하여 효과를 검증하고자 한다.

Healing Rhythm 시스템이란 스트레스 상황에서 개인의 고유한 안정 시 심박동수와 동일한 bpm (beat per minute)을 적용하여 자율신경 안정을 유도하였던 Healing beat 프로그램(Bae, 2018)에서 심전도 파형 및 동일한 음파를 추출하여 보완ㆍ적용한 중재방법으로 스트레스 상황의 대상자를 단계적으로 진정 유도하는 중재 방법이다.

따라서, 본 연구자는 건강한 대학생을 대상으로 스트레스 상황에 노출되었을 때, 심박동수 및 심전도 파형을 기반으로 개발된 스트레스 완화 유도 솔루션 Healing Rhythm 시스템을 대상자의 안정 시 심박동수와 동일한 BPM (Beats Per Minute)으로 적용하여 스트레스, 뇌파, 심박동수 및 불안에 대한 회복력에 미치는 효과를 확인하고자 한다.

연구방법

1. 연구설계

본 연구는 건강한 대학생을 대상으로 스트레스원에 노출되었을 때, 심박동수 및 심전도파형 시뮬레이션 기반 BPM 의 Healing Rhythm 시스템을 적용하여 스트레스, 뇌파, 심박동수 및 불안에 미치는 효과를 확인하기 위한 무작위 대조군 사전사후 실험설계이다(Fig. 1).

Fig. 1. Study design.
Exp.:Experimental, Pla.: Placebo, EEG: Encephalography, H.R: Healing rhythm system, P.M: Prefer music, T0: Baseline, Ts: Loading stressor, T5: 5 min after experimental treatment, T10: 10 min after experimental treatment, T15: 15 min after experimental treatment, T20: 20 min after experimental treatment, T25: 25 min after experimental treatment, T30: 30 min after experimental treatment.

2. 연구대상

연구 대상자는 2019년 8월 1부터 10월 31일까지 D광역시 소재의 1개 대학교에서 연구참여자 모집공고에 의해 자원한 건강한 대학생을 대상으로 하였다. 각 대상자의 선정기준은 연구의 목적과 취지를 이해하고 연구 참여에 자발적으로 동의한 자로 의사소통이 가능하며, 청각에 영향을 끼칠 수 있는 질환을 앓고 있지 않은 자이다. 대상자 제외기준은 현재 신체적ㆍ정신적 질병으로 치료받고 있는 자, 불안 및 스트레스에 영향을 미칠 수 있는 약(항불안제, 수면제, 종합감기약, 알코올 등)을 복용한 자이다.

표본 크기는 G*Power 3.1 프로그램을 이용하여 반복측정분산 분석을 위해 효과크기, 유의수준, 검증력을 대입하여 구하였다. 세 군의 집단 간 차이를 비교하기 위하여 효과크기는 기존연구(Lee, 2018)를 바탕으로 F-test에서 하였을 때 효과크기 0.48, 유의수준 .05, 검증력 .80, 그룹 수 3, 반복측정 수 8회로 산출하였을 때 적정 표본 크기는 66명이 산출되었다. 뇌파 측정은 외생변수의 개입이 높기 때문에 탈락률을 최대한으로 고려한 50%를 추가하여 총 102명이 연구 대상자 수로 산출하여 실험군 34명, 위약군 34명, 대조군 34명으로 배정하였다. 대상자 등록 후 실험과정 중 뇌파 측정단계에서 실험군 3명, 위약군 15명, 대조군 10명이 참여를 거부하였고 위약군 2명과 대조군 4명이 약물 복용으로 제거된 인원 34명을 제외한 68명이의 자료를 분석에 사용하였다(Fig. 2).

Fig. 2. Participant recruitment flow chart.

3. 연구도구

1) 스트레스원

단기 유산소 운동이 스트레스를 증가시키는 강소형의 연구(Kang, 2018)결과와 암산연산 수행이 스트레스를 증가시킨다는 윤용학의 연구(Yoon et al., 1997)에 근거하여 스트레스원을 제공하였다.

(1) 운동 스트레스

3분 동안 지속적으로 줄넘기를 수행하는 것이다.

(2) 암산 스트레스

5분 동안 6,135에서 17씩 빼나가는 암산 연산을 수행하며, 틀렸을 경우 처음부터 다시 수행한다.

본 연구는 건강한 대학생을 대상으로 자료수집을 진행했으므로 운동 스트레스 후 암산스트레스를 시행하여 복합적인 스트레스원을 제공하였다.

2) 스트레스

본 연구에서 스트레스의 객관적 측정을 위해 스트레스 지수(Stress Index)를 측정하였다. 스트레스 지수는 자율신경계 측정장비인 Canopy 9 RSA (IEMBIO, USA)의 집게형 손가락 센서를 이용하여 왼손 검지손가락에 삽입하고 2분 30초간 연속적으로 측정한 후 심박 변이도(Heart Rate Variability; HRV)를 근거하여 교감신경과 부교감신경 활성도 값의 비율을 표준유도법으로 정량화하여 자율신경계 지수 값으로 나타난 것을 의미한다. 스트레스 지수는 1에서 10까지 있으며 수치가 높을수록 스트레스 상황에 노출된 것을 의미한다. 측정 시기는 실험실 입실 직후, 복합 스트레스원 노출 후, 실험처치 5분 후, 10분 후, 15분 후, 20분 후, 25분 후, 종료 시점인 실험처치 30분 후 총 8회 측정하였다.

3) 뇌파(Electroencephalogram, EEG)

본 연구에서 뇌파의 측정을 위해 건식 및 무선 EEG 헤드셋 뇌파 측정 장비인 Quick-30 Plus (Cognionics, USA)를 이용하여 상대알파의 Fp1과 F3를 측정하였다. 알파파의 주파수는 8∼13 Hz이며 뇌파의 가장 기본파형으로 인지적인 정보처리와 지속적인 주의력에 따른 집중력을 의미하며(Kim, 2010) 값이 클수록 집중력이 활성화됨을 의미한다. 측정 시기는 실험실 입실 직후, 종료 시점인 실험처치 30분 후 총 2회 측정하였다.

4) 심박동수

심박동수는 HP Monitor (Philips, USA)에 연결된 심전도기기를 이용하여 측정하였으며 정상범위는 1분당 최소 60회에서 최대 100회이다. 측정 시기는 실험실 입실 직후, 복합 스트레스원 노출 후, 실험처치 5분 후, 10분 후, 15분 후, 20분 후, 25분 후, 종료 시점인 실험처치 30분 후 총 8회 측정하였다.

5) 불안

불안 측정은 NRS (Numeric Rating Scale)숫자척도(Shim et al., 2007)로 측정한 점수로서, 도구의 왼쪽 끝에 0 (전혀 불안을 느끼지 않는다), 오른쪽 끝에 10 (매우 불안을 느낀다)이라고 적혀있는 10 cm 수평선상에 대상자가 느끼는 불안 정도를 표시하도록 하는 것으로서 점수가 높을수록 불안 지각정도가 높다는 의미이다. 측정 시기는 실험실 입실 직후, 스트레스원 노출 후, 종료 시점인 실험처치 30분 후 총 3회 측정하였다.

4. 연구 진행 절차

1) 실험처치

(1) 실험실 환경

실험실의 면적은 31.2 m2이고, 측정 장소의 실내온도는 스트레스, 뇌파 및 활력징후 측정에 적당한 온도를 고려하여 22°C에서 24°C로 설정 및 유지하였다. 실험실에는 대상자에게 편안한 환경을 제공할 수 있도록 소파와 테이블을 두었으며 환기가 잘 되는 창문이 있는 장소를 선택하여 수시로 환기하여 쾌적한 환경을 유지하였다.

(2) Healing rhythm 시스템

본 연구에서는 실험처치로 심박동수 및 심전도파형 시뮬레이션 기반 BPM의 Healing Rhythm 시스템을 적용하였다. Healing Rhythm 시스템은 음악의 비트를 이용 및 연계한 Beat Induction으로 대상자마다 고유한 안정 시 심박동수 및 심전도 파형의 진폭과 진동수를 기반으로 분석 후 추출하여, 동일한 심전도 파형을 구현한 음원으로 사람의 정상 심박동수인 분당 60회에서 100회까지 총 41개의 beats로 구성되어 있다. 4분의 4박자의 반복적인 코드와 리듬의 패턴으로 건반과 기타의 합주를 통해 편안한 느낌을 느낄 수 있도록 구성하였다. Healing Rhythm 시스템의 적용은 복합 스트레스원 제공 후 대상자가 최초 실험실에 입실하여 측정된 사전 안정 시 심박동수와 같은 BPM을 무선이어폰(AirPods, Apple, USA)을 통해 1회 30분 동안 40 dB의 볼륨으로 적용하였다.

(3) 선호하는 음악

본 연구에서 위약군의 실험처치로 선호하는 음악을 적용하였다. 선호하는 음악의 적용은 국내 유명 실시간 스트리밍 음원 사이트(www.melon.co.kr, 멜론)에서 대상자가 선호하는 음악 1곡을 직접 선곡할 수 있도록 하고 복합 스트레스원 제공 후 무선이어폰(AirPods)을 통해 30분 동안 반복 재생하여 40 dB의 볼륨으로 적용하였다.

(4) 연구절차

① 실험군 연구절차

㉠ 사전조사

∙ 대상자는 실험 스케쥴에 따라 K대학교 실험실에 방문하도록 하였다.

∙ 대상자가 방문하면 훈련된 연구원이 대상자 확인 후 연구의 목적과 내용에 대해 설명하고 서면 동의를 받은 뒤 실험을 진행했다. 그 후에 소파에서 편안한 자세로 5분 동안 안정을 취한 후 사전조사로 설문지를 작성하였다. 이후 Canopy9 RSA 장비를 이용하여 스트레스 지수를 측정하고, Quick-30 Plus 장비를 이용하여 뇌파를 측정, HP Monitor를 이용하여 안정 시 심박동수를 측정하고, NRS 숫자척도를 이용하여 불안을 측정하였다.

㉡ 스트레스원

∙ 스트레스원은 운동 스트레스 3분 제공 후 암산 스트레스 5분을 복합적으로 제공하였다.

㉢ 실험처치

∙ 스트레스원 제공 후 편안하게 안정을 취하도록 한 후 실험군은 무선이어폰(AirPods)을 통해 대상자의 안정 시 심박동수에 맞는 BPM의 Healing Rhythm 시스템을 편안한 환경에서 30분간 40 dB의 볼륨으로 적용하였다.

㉣ 사후조사

∙ 사후조사는 실험처치 후 5분 간격으로 30분 동안 스트레스 지수 및 심박동수를 총 6회 측정하였으며, 실험처치 후 뇌파와 불안을 측정하였다.

㉤ 사후조치

∙ 실험 종료 후 연구참여 대상자에게 휴식을 가질 수 있도록 한 후 소정의 사례를 제공하였으며, 임상실무경력 4년 이상 된 간호사 1인이 대상자의 안정을 최종적으로 확인한 후 귀가시켰다.

② 위약군 및 대조군 연구절차

∙ 사전조사, 스트레스원 제공, 사후조사 및 사후조치는 실험군과 같은 방법으로 진행하였으나 실험처치에서 위약군은 선호하는 음악 1곡을 30분 동안 40 dB의 볼륨으로 적용하였고, 대조군은 아무런 처치를 적용하지 않고 휴식만 제공하였다.

5. 자료수집 절차

본 연구의 모집공고 및 자료수집 기간은 2019년 8월 1부터 10월 31일까지 진행되었다. 대상자의 모집은 게시판의 모집공고를 통해 모집하였으며 신체적 및 정신적 질병 여부와 약물복용 여부 등을 확인하여 기준에 부합하는 자를 선정하였다. 연구 참여는 자발적으로 참여를 원하는 대상자에게 훈련된 연구보조원이 연구의 목적과 내용을 설명하고 자율결정 및 자율탈퇴에 관한 설명에 대한 서면 동의를 받은 대상자만 진행하였고, 실험연구의 소요시간은 약 1시간 정도였다. 대상자를 모집 후 확보된 리스트를 Microsoft Excel 2016 프로그램에서 랜덤 함수를 이용한 난수 생성으로 무작위 배정(Randomization) 방법을 활용하여 실험군, 위약군 및 대조군으로 할당 후 대상자에게는 자신이 속한 집단에 대한 정보를 제공하지 않았다.

6. 자료분석

1) 연구대상자의 일반적 특성은 빈도, 실수와 백분율로 분석하고, 실험군, 위약군, 대조군의 동질성 검증은 X2-test와 ANOVA로 분석하였다.

2) 실험군, 위약군, 대조군의 종속변수에 대한 사전 동질성 검증을 위해 ANOVA로 분석하였다.

3) 실험군, 위약군, 대조군의 스트레스, 뇌파, 심박동수 및 불안에 대한 차이를 검증하기 위해 ANOVA로 분석하였으며, 사후분석은 Scheffé의 방법으로 검증하였다.

4) 시간의 변화에 따라 실험군, 위약군, 대조군의 스트레스, 뇌파, 심박동수 및 불안의 차이를 검증하기 위해 반복측정분산 분석(Repeated Measures of ANOVA)으로 비교 분석하였다.

7. 윤리적 고려

실험의 연구 진행 전 K대학교 기관생명윤리심의위원회(IRB) 심의를 거쳐 허락(KYU 2019-230-01)을 받은 후 진행을 시작하였다. 연구대상자들에게 참여 동의를 받고, 실험 참여 도중 언제든지 참여를 중단 또는 철회할 수 있음을 알려주었으며, 중단 또는 철회 시 불이익이 없음을 설명하였다. 또한 실험의 진행 도중 부작용이나 위험 요소를 호소한다면 실험을 중단할 수 있음을 설명하였다. 실험 중 얻게 되는 임상정보는 모두 무기명(ID)로 처리될 것임을 설명하였으며, 무기명으로 처리된 자료는 잠금장치가 있는 문서보관함에 3년간 보관된 후 폐기됨을 설명하였다. 실험처치가 종료되면 연구대상자들에게는 소정의 감사품을 제공하였다.

결 과

1. 대상자의 일반적 특성과 동질성 검사

본 연구대상자의 일반적 특성을 살펴보면, 총 대상자는 68명으로 실험군은 31명, 위약군은 17명, 대조군은 20명이었다. Table 1과 같이 일반적 특성 중 대상자의 평균 연령은 실험군 22.68세, 위약군 22.92세, 대조군은 22.13세였고, 키는 실험군 163.68 cm, 위약군 161.68 cm, 대조군은 166.35 cm이었으며 체중은 실험군 57.35 kg, 위약군 58.24 kg, 대조군 58.59 kg로 평균 연령과 키, 나이는 세 군간 유의한 차이가 없어 동질성은 확보되었다(Table 1).

Homogeneity of experimental, placebo and control group characteristics (N=68)

Characteristics/variable Category Exp. (n=31) Pla. (n=17) Cont. (n=20) t/X2 p



Mean±SD/N (%) Mean±SD/N (%) Mean±SD/N (%)
Age (yr) 22.68±1.45 22.92±1.78 22.13±1.66 1.399 .167
Height (cm) 163.68±6.35 161.68±9.74 166.35±7.01 -1.600 .115
Body weight (kg) 57.35±11.41 58.24±14.52 58.59±12.54 0.254 .801
Gender Male 1 (3.2) 1 (5.9) 2 (10) 1.828 .072
Female 30 (96.8) 16 (94.1) 18 (90)
Stress index 2.90±1.35 3.35±2.09 3.20±1.40 0.5 .609
EEG α Fp1 0.0856±0.04 0.0796±0.02 0.0784±0.04 0.265 .768
EEG α F3 0.0973±0.05 0.0999±0.05 0.0904±0.03 0.251 .779
Heart rate 78.45±9.97 81.87±15.35 81.25±12.15 0.746 .478
Anxiety 4.03±2.04 4.94±1.98 4.65±1.84 1.327 .272

Exp.: Experimental group, Pla.: Placebo group, Cont.: Control group, Mean±SD: Mean±standard deviation.



2. 대상자의 종속변수에 대한 사전 동질성 검증

대상자의 종속변수에 대한 사전 동질성 검증은 Table 1과 같았다. 스트레스 지수는 실험군 2.90±1.35점, 위약군은 3.35±2.09점, 대조군은 3.20±1.40점으로 세 군간 유의한 차이가 없었다. EEG 상대알파 Fp1은 실험군 0.0856±0.04, 위약군 0.0796±0.02, 대조군은 0.0784± 0.04로 세 군간 유의한 차이가 없었으며, EEG 상대알파 F3 역시 실험군 0.0973±0.05, 위약군 0.999±0.05, 대조군 0.904±0.03으로 세 군간 유의한 차이가 없어 동질성이 확인되었다. 심박동수는 실험군 78.45±9.97회/분, 위약군 81.87±15.35회/분, 대조군 81.25±12.15회/분 로 세 군간 유의한 차이가 없었으며, 불안은 실험군 4.03± 2.04점, 위약군 4.94±1.98점, 대조군 4.65±1.84점으로 세 군간 유의한 차이가 없었으므로, 세 군 간의 종속변수에 대한 사전 동질성 검증 결과 유의한 차이가 없어 동질성이 확인되었다(Table 1).

3. Healing Rhythm 시스템의 효과 검증

1) 스트레스 지수

Healing Rhythm 시스템이 스트레스 지수에 미치는 효과를 확인하기 위해 총 8회 측정한 결과는 Table 2와 같았다. 실험처치 전 복합 스트레스원 노출 후 실험군과 위약군, 대조군 모두 스트레스 지수가 상승하였고, 실험처치 후 10분(T10)부터 세 군간 유의한 차이가 관찰되었다(F=4.33, p=.017). 유의한 차이는 실험처치 15분(T15) (F=3.153, p=.049)에도 관찰되었으며, 총 8회 측정한 스트레스 지수를 반복측정분산 분석한 결과 시간에 따라 유의한 차이가 있었으나(F=22.394, p<.001), 집단과 시간의 교호작용은 유의한 차이가 없었으며(F=1.326, p=.202), 집단에 따라 세 군의 반복 측정한 결과도 유의한 차이가 없었다(F=2.119, p=.128) (Table 2).

Comparison of stress index, EEG of experimental, placebo and control groups (N=68)

Variable Exp. (n=31) Pla. (n=17) Cont. (n=20) F (df) p F(p)*



Mean±SD Mean±SD Mean±SD
Stress index T0 2.90±1.35 3.35±2.09 3.20±1.40 0.5 (2) .609 Time 22.394 (<.001)
Ts 6.61±2.81 6.41±3.22 7.15±2.83 0.331 (2) .719 G*T 1.326 (.202)
T5 6.16±2.78 5.65±3.02 7.00±2.73 1.101 (2) .339 Group 2.119 (.128)
T10 4.42±1.57 5.35±2.50 6.20±2.53 4.33 (2) .017
T15 4.16±1.73 5.24±2.64 5.75±2.73 3.153 (2) .049
T20 3.74±1.53 4.65±1.94 5.05±2.63 2.837 (2) .066
T25 3.58±2.14 4.53±2.50 4.65±2.30 1.679 (2) .195
T30 3.39±1.80 4.65±2.83 4.75±2.47 2.792 (2) .069
EEG α Fp1 T0 0.0856±0.04 0.0796±0.02 0.0784±0.04 0.265 (2) .768 -
T30 0.1150±0.04 0.0949±0.03 0.0821±0.06 3.362 (2) .041
EEG α F3 T0 0.0973±0.05 0.0999±0.05 0.0904±0.03 0.251 (2) .779 -
T30 0.1475±0.06 0.1099±0.02 0.1067±0.05 5.753 (2) .005

* Repeated measures of ANOVA.

EEG: Electroencephalography, Exp.: Experimental group, Pla.: Placebo group, Cont.: Control group, Mean±SD: Mean±standard deviation, G*T: Group * Time, T0: Baseline, Ts: Loading stressor, T5: 5 min after experimental treatment, T10: 10 min after experimental treatment, T15: 15 min after experimental treatment, T20: 20 min after experimental treatment, T25: 25 min after experimental treatment, T30: 30 min after experimental treatment.


2) 뇌파

Healing Rhythm 시스템이 EEG 상대알파 Fp3에 미치는 효과를 확인하기 위해 실험처치 전, 후 총 2회 측정한 결과는 Table 2와 같았다. 실험처치 전 초기 EEG 상대알파 Fp3는 실험군, 위약군 대조군이 각각 0.0856, 0.0796, 0.0784이었고, 실험처치 후 EEG 상대알파 Fp3는 실험군, 위약군, 대조군이 각각 0.1150, 0.0949, 0.0904이었다. 세 군간의 실험처치 전, 후의 차이를 분석한 결과 실험군은 0.0294, 위약군은 0.0153 그리고 대조군은 0.0037 증가하였다. 이는 실험처치 후 세 군간의 EEG 상대알파 Fp3 차이를 분석한 결과 유의한 차이가 있었다(F=3.362, p=.041) (Table 2).

Healing Rhythm 시스템이 EEG 상대알파 F3에 미치는 효과를 확인하기 위해 실험처치 전, 후 총 2회 측정한 결과 실험처치 전 초기 EEG 상대알파 F3는 실험군, 위약군, 대조군이 각각 0.0973, 0.0999, 0.0904이었고, 실험처치 후 EEG 상대알파 F3는 실험군, 위약군, 대조군이 각각 0.1475, 0.1099, 0.1067이었다. 세 군간의 실험처치 전, 후의 차이를 분석한 결과 실험군은 0.0502, 위약군은 0.0100 그리고 대조군은 0.0163 증가하였다. 이는 세 군간 실험처치 전과 후 EEG상대알파 F3 차이를 분석한 결과 유의한 차이가 있었다(F=5.753, p=.005) (Table 2).

3) 심박동수

Healing Rhythm 시스템이 심박동수에 미치는 효과를 확인하기 위해 총 8회 측정한 결과는 Table 3과 같았으며, 실험처치 전 복합 스트레스원 노출 후 실험군, 위약군, 대조군 모두 심박동수가 상승하였다. 실험처치 15분(T15) 후부터 세 군간 유의한 차이를 보이기 시작하였으며(F=3.574, p=.034), 20분(T20)후에도 유의한 차이를 보였으나(F=3.586, p=.033) 25분(T25)부터는 유의한 차이를 보이지 않았다(F=2.287, p=.11). 총 8회 측정한 심박동수를 반복측정분산 분석한 결과 시간에 따라 유의한 차이를 보였으나F=30.898, p<.001), 집단과 시간에 따른 교호작용은 유의한 차이를 보이지 않았고(F=1.493, p=.124), 집단에 따라 세 군의 반복 측정한 심박동수 또한 유의한 차이가 없었다(F=1.794, p=.175) (Table 3).

Comparison of heart rate and anxiety of experimental, placebo and control groups (N=68)

Variable Exp. (n=31) Pla. (n=17) Cont. (n=20) F (df) p F(p)*



Mean±SD Mean±SD Mean±SD
Heart rate T0 78.45±9.97 81.87±15.35 81.25±12.15 0.746 (2) .478 Time 30.898 (<.001)
Ts 94.87±12.43 92.94±14.32 99.20±15.57 0.745 (2) .479 G*T 1.493 (.124)
T5 91.13±11.46 91.56±15.34 96.80±14.55 1.07 (2) .349 Group 1.794 (.175)
T10 87.42±10.36 90.56±14.84 94.40±13.50 1.958 (2) .149
T15 84.68±9.57 89.06±12.48 93.00±12.15 3.574 (2) .034
T20 82.61±10.33 86.94±12.98 91.40±12.32 3.586 (2) .033
T25 82.00±10.00 83.44±12.72 89.35±13.78 2.287 (2) .11
T30 82.19±9.86 84.69±13.93 88.00±15.35 1.275 (2) .286
Anxiety T0 4.03±2.04 4.94±1.98 4.65±1.84 1.327 (2) .272 Time 8.883 (<.001)
Ts 7.68±1.70 7.47±1.59 7.00±1.34 1.135 (2) .328 G*T 7.558 (<.001)
T30 2.35±1.68 3.71±1.83 5.40±1.76 18.609 (2) <.001 Group 4.639 (.013)

* Repeated Measures of ANOVA.

Exp.: Experimental group, Pla.: Placebo group, Cont.: Control group, Mean±SD: Mean ± standard deviation, G*T: Group*Time, T0: Baseline, Ts: Loading stressor, T5: 5 min after experimental treatment, T10: 10 min after experimental treatment, T15: 15 min after experimental treatment, T20: 20 min after experimental treatment, T25: 25 min after experimental treatment, T30: 30 min after experimental treatment.


4) 불안

Healing Rhythm 시스템이 불안에 미치는 효과를 확인하기 위해 총 3회 측정한 결과는 Table 3과 같았다. 실험처치 전 복합 스트레스원 노출 후 실험군, 위약군, 대조군의 불안 점수는 각각 7.68점, 7.47점, 7.00점이었으며 실험처치 30분(T30) 후 실험군과 위약군, 대조군은 각각 2.35점, 3.71점, 5.40점으로 실험처치 전과 후 불안점수가 실험군은 5.33점, 위약군은 3.76점 그리고 대조군은 1.60점이 감소하였다. 이는 세 군간 실험처치 전과 후 불안점수 차이를 분석한 결과 유의한 차이를 보였다(F=18.609, p<.001). 총 3회 측정한 불안점수를 반복측정분산 분석한 결과 시간에 따라 유의한 차이를 보였으며(F=8.883, p<.001), 집단과 시간에 따른 교호작용 또한 유의한 차이를 보였으며(F=7.558, p<.001), 집단에 따른 세 군의 반복측정한 불안 역시 유의한 차이가 있었다(F=4.639, p=.013) (Table 3).

고 찰

본 연구는 사전사후 측정 시기동안 외생변수의 작용을 최소화한 실험실 연구로서 스트레스 완화 중재의 전과 후의 차이만이 아닌 스트레스 완화 및 활력징후 안정화에 대한 집단과 시간의 교호작용과 시점별 효과를 검증하기 위한 추적 측정 연구로 가장 최적의 효과를 보이는 시점을 검증하기 위해 반복측정분산 분석으로 추적 측정하였다. 본 연구를 통해 Healing Rhythm 시스템의 적용은 급성기 스트레스 상황 또는 일시적인 스트레스원 노출 시 즉시적으로 적용할 수 있는 스트레스 중재 완화 방법으로 효율적인 적용이 가능함을 확인할 수 있었으며, 최근 코로나19 (COVID-19) 상황으로 인한 ‘사회적 거리두기’와 같은 여러가지 스트레스 상황으로 스트레스가 심화된 건강한 성인 및 대학생을 대상으로 적용할 수 있는 중재개발을 탐구하는데 의의가 있다고 하겠다.

Healing Rhythm 시스템 적용이 스트레스에 미치는 효과를 알아보기 위하여 스트레스 지수를 측정한 결과 실험군에서 위약군 및 대조군과 비교하였을 때 실험처치 후 10분과 15분에 유의하게 감소하였다. 이는 곧 급성기 스트레스원에 노출되었을 때 Healing Rhythm 시스템의 적용으로 빠르게 스트레스를 감소시켜 자율신경의 안정화를 유도하는데 단계적 효과가 있음을 의미한다. 특히 Healing Rhythm 시스템을 적용하지 않은 위약군이나 대조군의 경우에서 실험처치 5분 후 위약군과 대조군의 스트레스 지수가 각각 6.65점, 7.00점이 측정되었고, 유의한 감소를 보인 실험처치 10분 후에는 위약군과 대조군의 스트레스 지수가 각각 5.35점, 6.20점이 측정되어 위약군은 0.3점 감소, 대조군은 0.8점이 감소하였다. 반면에 Healing Rhythm 시스템을 적용한 실험군은 실험처치 5분후와 10분후가 각각 6.16점, 4.42점으로 측정되어 1.74점 감소하였고 가장 급격한 스트레스 감소폭을 보였다. 실험처치 후 20분부터는 통계적으로 유의하지는 않았지만 실험 종료 시점인 실험처치 후 30분까지 세 군간 가장 낮은 스트레스 지수를 유지하여 Healing Rhythm 시스템의 적용은 급성기 스트레스 상황 또는 일시적인 스트레스원 노출 시 적용할 수 있는 스트레스 중재 완화 방법으로 효율적인 적용이 가능함을 확인할 수 있었다.

Healing Rhythm 시스템 적용이 뇌파에 미치는 효과를 알아보기 위하여 상대알파 Fp1와 F3를 측정한 결과 실험군에서 위약군 및 대조군과 비교하였을 때 실험처치 후 30분에 유의하게 증가하였다. 뇌파에서 알파파의 활성화는 지속적인 주의력과 인지적인 정보처리에 따른 집중력의 향상을 의미하는데 Healing Rhythm 시스템의 적용은 곧 학생이나 성인들의 집중력과 관련된 학습능력이 향상시키며 학업성취에도 큰 도움이 될 것으로 보인다. 고등학생을 대상으로 음악감상 활동이 뇌파 활성도에 미치는 영향을 연구한 선행연구(Lee et al., 2011)에서도 음악감상이 알파파 활성화에 영향을 미쳐 뇌기능 효율성을 향상시키는 중재방안으로 활용할 수 있다는 결과보고가 있으며 Healing Rhythm 시스템의 적용으로 인한 알파파 활성화는 위의 선행연구 결과를 뒷받침하는 근거가 될 것으로 생각된다. 본 연구에서는 뇌파 측정은 반복측정분산 분석으로 시점별 효과를 확인하기 보다는 외생변수를 최소화하고 보다 정확한 효과 검증을 위해 실험처치 전과 후의 뇌파 측정을 비교하여 확인하였다.

Healing Rhythm 시스템 적용이 심박동수에 미치는 효과를 확인하기 위하여 심전도 기기를 통하여 심박동수를 측정한 결과 실험군에서 위약군 및 대조군과 비교하였을 때 실험처치 후 15분과 20분에 유의하게 감소하였다. 이러한 결과는 Healing Rhythm 시스템의 초기 버전인 Healing Beat를 적용하여 건강한 성인을 대상으로 활력징후의 안정화와 불안에 미치는 영향을 확인한 선행연구(Bae, 2018)와 일맥상통한 결과이며, 긴장이나 불안 등 스트레스원에 노출되었을 때 심박동수가 증가된 상태에서 스트레스원 노출 이전의 상황으로 유도하며 심박동수를 감소하고 활력징후 안정화에 즉시적인 효과가 입증되었음을 검증하는 결과이다. 다만 실험처치 후 25분부터는 통계적으로 세 군간의 유의한 차이가 보이지 않았으며 종료시점인 실험처치 후 30분에는 실험처치 전의 심박동수로 단계적인 환원을 확인하였다. 이러한 결과는 자율신경계의 반응으로 체내 항상성을 유지하려는 보상기전이 작용하는 과정으로 생각된다.

Healing Rhythm 시스템 적용이 불안에 미치는 효과를 확인하기 위하여 NRS 숫자척도를 통해 불안점수를 확인한 결과 실험군에서 위약군 및 대조군과 비교하였을 때 실험처치 후 30분에서 유의하게 감소되었다. 객관적인 스트레스 지수와 뇌파, 심박동수 외에도 대상자가 느끼는 주관적인 변수를 NRS 숫자척도를 이용하여 확인하였고 심리적인 안정효과와 불안감소 효과를 확인하였다. 측정시기는 실험처치 전, 스트레스원 제공 후, 실험처치 30분 후 총 3회 측정하였으며, 주관적 변수의 측정으로 뇌파와 HRV 측정값에 영향을 미칠 가능성이 있어 5분 간격으로 측정하여 시점별 효과를 확인하기 보다는 실험처치가 종료되는 시점인 실험처치 후 30분에만 측정하여 비교 분석하였다. Healing Rhythm 시스템 적용을 하지 않은 위약군과 대조군에서 스트레스원 제공 후 불안점수가 각각 7.47점, 7.00점이 측정되었고, 실험처치 30분 후에는 위약군과 대조군의 불안점수가 3.71점, 5.40점이 측정되어 각각 3.76점, 1.60점이 감소하였다. 반면에 Healing Rhythm 시스템을 적용한 실험군은 스트레스원 제공 후와 실험처치 30분 후 불안점수가 각각 7.68점, 2.35점으로 5.33점 감소하였다. 또한 반복측정 분산 분석 결과 집단과 시간의 교호작용 또한 유의하였다. 이러한 결과는 간호시뮬레이션을 앞둔 간호대학생을 대상으로 음악 청취를 하였을 때 불안 감소 및 완화 효과가 보고되었던 Gosselin Kevin (2016)의 연구 결과와도 연관된 결과이다. 실습 시험이나 시뮬레이션 평가 등이 많은 의료ㆍ보건 분야 관련 학과에서는 실습이나 실기시험을 앞두고 긴장 상태나 불안감이 상승하였을 때 Healing Rhythm 시스템의 적용이 불안 완화에 효과적일 것이라 생각되며, 또한 불안에 대한 감정을 긍정적으로 변화하는 중재로서 매우 의미 있다고 사료되며 이와 관련된 후속 연구가 필요할 것으로 보인다.

결과적으로 Healing Rhythm 시스템의 적용은 건강한 성인과 대학생이 일상생활에서 느낄 수 있는 스트레스나 일시적 스트레스원에 노출되었을 때, 쉽고 간편하며 실생활에서 즉시적 사용이 가능한 스트레스 완화를 유도하는 근거기반실무의 중재 방안으로 이용 및 적용할 수 있어, 삶의 질 향상과 국민 의료비 절감 등에 기여하는데 기초자료 및 초기연구가 될 것이라 생각된다. 본 연구의 제한점으로는 건강한 대학생을 대상으로 연구를 진행하였기 때문에 암산스트레스원, 운동스트레스원 등 단기적 스트레스를 적용하였으나 코로나 블루 및 정신스트레스 등 만성기 스트레스 같은 장기적 스트레스에 대한 중재를 확인하는 연구가 필요한 것으로 생각된다. 또한 건강한 성인이나 대학생을 대상으로 하는 연구에서 그치지 않고 질환 환자군이나 코로나 격리환자 등으로 대상자를 확대하여 Healing Rhythm 시스템의 효과를 일반화할 수 있는 후속연구가 필요할 것으로 생각된다. 객관적 스트레스 및 심박동수와 주관적 불안은 반복측정분산 분석으로 시점별 추적조사를 시행하였으나 뇌파 데이터 값의 경우 중재 전과 후의 값만 비교하여 측정하였으므로, 향후에는 뇌파 데이터 값도 시점별로 확인하여 반복측정분산 분석으로 최적의 효과를 확인할 수 있는 후속연구가 필요할 것으로 생각된다.

따라서 본 연구의 결과를 토대로 다음과 같이 제언하고자 한다. 첫째, 본 연구는 Healing Rhythm 시스템 적용의 초기 연구로서 다양한 대상자를 대상으로 후속연구가 진행될 필요가 있다. 둘째, 반복측정분산 분석의 추적 시간을 연장하여 30분 이후의 변화를 확인하는 후속연구가 필요하다. 셋째, 뇌파와 혈액검사, 타액검사 등 다양하고 객관적인 종속변수를 추가하여 인체에 긍정적인 효과를 확인하는 근거기반실무의 후속연구가 필요하다.

Conflicts of interest

The authors declared no conflict of interest.

Funding

This study is a basic research project supported by the Korea Research Foundation as a financial resource of the government (Future Creation Science Department) in 2019 (No, NRF-2019R1A2C1010092).

References
  1. Ahn JM, Hur MH. (2017). Effects of aromatherapy footbath on stress and autonomic nervous system activity. Korean J Stress Res. 25(4):249-245. doi:10.17547/kjsr.2017.25.4.239
    CrossRef
  2. Bae HJ, Eun Y. (2019). Effects of mindfulness-based stress reduction program for small and medium sized hospital Nurses. Korean J Stress Res. 27(4):455-463. doi:10.17547/kjsr.2019.27.4.455
    CrossRef
  3. Bae IL. (2018). Effects of healing beat on autonomic balance, heart rate and anxiety: A randomized controlled trial. JKAIS. 19(12):765-773. doi:10.5762/KAIS.2018.19.12.765
  4. Choi BC, Moon JY, Moon SR et al. (2015). Music therapy. Seoul: Hakjisa.
  5. Do JW. (2020). An investigation of design constraints in the process of converting face-to-face course into online course. J. Educ. Cult. 26(2):153-173. doi:10.24159/joec.2020.26.2.153
  6. Gorman JM, Sloan RP. (2000). Heart rate variability in depressive and anxiety disorders. Am Heart J. 140(4):77-83. doi:10.1067/mhj.2000.109981.
    Pubmed CrossRef
  7. Gosselin, Kevin P, Brian Holland, Angela Mulcahy et al. (2016). Music for anxiety reduction and performance enhancement in nursing simulation. Clin Simul Nurs. 12(1):16-23. doi:10.1016/j.ecns.2015.12.002.
    CrossRef
  8. Hong SH, Kim HS. (2010). The effects of meditation music programs on attention and learning attitudes among college students. The Journal of Educational Studies. 41(1):27-44. http://www.dcollection.net/handler/ewha/000000060278
  9. Jang C, Shin HS. (2016). Effect of music listening on academic stress and depression. Journal of The Korean Society of Integrative Medicine. 3:31-37. doi:10.15268/ksim.2016.4.3.031
    CrossRef
  10. Jj HH, Jo HS. (2017). Effects of music therapy on subjective stress response, salivary cortisol, and fatigue for intensive care nurses. Korean Journal of Health Promotion. 17(2):119-127. doi:10.15384/kjhp.2017.17.2.119
    CrossRef
  11. Kang SY. (2018). Effects of aerobic exercise on the stress recovery capability of middle aged men of clerical positions. The Korea Journal of Sports Science. 27(3):1003-1013. doi:10.35159/kjss.2018.06.27.3.1003
    CrossRef
  12. Kim BS, Song JY, Kim TS et al. (2020). The effect of a combined arts education program combining choral and respiratory training on the respiratory function, stress, and quality of Life in university students. JCIT. 10(5):126-133. doi:10.22156/CS4SMB.2020.10.05.126
  13. Kim JH. (2010). The analysis and interpretation between central nerve system and autonomic system which assessed by HRV during attention (master's thesis). Seoul: Yonsei University. https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/125252
  14. Kim SY. (2020). A convergence study of stress caused by the epidemic of COVID-19, quality of life and positive psychological capital. Journal of the Korea Convergence Society. 11(6):423-431. doi:10.15207/JKCS.2020.11.6.423
  15. Lee DH, Kim JY, Kang HS. (2016). The emotional distress and fear of contagion related to Middle East Respiratory Syndrome(MERS) on general public in Korea. Kor J Psychol : Gen. 35(2):355-383. doi:10.22257/kjp.2016.06.35.2.355
    CrossRef
  16. Lee DY. (2015). Characteristics of stress response and mental health status of university students. (maser's thesis). Daegu University, Gyeongsanhttp://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc 7cdb09&control_no=2abd607ab7ae9dd3ffe0bdc3ef48d419
  17. Lee JK. (2018). Comparative effects of aroma essential oil inhalation & music listening on stress response, vital sign And BIS Index for healthy adult (master's thesis). Daejeon: Eulji University. http://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc7cdb09&control_no=2abd607ab7ae9dd3ffe0bdc3ef48d419
  18. Lee SK, Shim JY. (2011). Effects of high school students' listening to music on EEG activity using brain wave vibration training. Journal of Brain Education. 8(0):1-26. http://kiss.kstudy.com/thesis/thesis-view.asp?key=3144460
  19. Ministry of Education. (2020). The department of education's response to prevent infections in COVID-19. [Internet]. https://www.moe.go.kr/boardCnts/view.do?boardID=294&boardSeq=79628&lev=0&searchType=S&statusYN=W&page=2&s=moe&m=020402&opType=N
  20. Ross RA, Foster SL, Ionescu DF. (2017). The role of chronic stress in anxious depression. Chronic Stress. 8:1-10. doi:10.1177/2470547016689472
    Pubmed KoreaMed CrossRef
  21. Roederer, Juan G. (1973). Introduction to the physics and psychophysics of music. Heidelberg Science Library 16. London: English University Press.
    CrossRef
  22. Shim SY, Park HJ, Lee JM et al. (2007). An overview of pain measurements. Korean J of Meridian & Acupoint. 24(2):77-97. http://www.kjacupuncture.org/journal/view.html?uid=335&page=&sort=&scale=10&all_k=&s_t=%5C%5COverview+of+Pain+Measurements&s_a=&s_k=&s_v=&s_n=&spage=&pn=search&year=&vmd=Full
  23. Yoon YH, Kim SH, Lee HJ et al. (1997). The effects of task stressor, noise, stimulus, conifer needle odor and soundguard on SCR, HR, PPG and behavioral performance. Kor J Clin Psychol. 16(2):435-445. https://www.dbpia.co.kr/journal/articleDetail?nodeId=NODE06370795


June 2021, 29 (2)

Cited By Articles
  • CrossRef (0)

Author ORCID Information

Funding Information

Social Network Service
Services