Ⅰ. 서 론
인지재활은 인지에 장애가 있을 때 체계적으로 개입하 여 정상적인 기능을 회복하거나, 재활을 통해 장애를 보 상하는 중재 방법이다(Berrol, 1990; Maggio et al., 2019). 주의집중, 기억, 시각과 청각의 처리, 시공간능력, 실행기능, 논리적 추론, 문제해결, 비판적사고 등이 인지 재활에 포함되어 있다(Rizzo, Buckwalter, Neumann, Kesselman, & Thiebaux, 1998).
인지재활은 작업치료의 핵심 업무로 인식되며, 작업치 료사의 역할과 전문성이 더 강조되고 있다(Lee, Kim, & Han, 2012). 최근 기술의 발전으로 작업치료사는 인지 재활의 중재에 가상현실(Virtual Reality; VR)과 증강현 실(Augmented Reality; AR)의 시스템을 사용한다 (Byra & Czernicki, 2020; Ju, 2020).
VR은 사용자가 가상의 장소에 존재하는 느낌을 경험 할 수 있도록 만들어진 컴퓨터 시뮬레이션으로 실제 또 는 가상의 환경을 의미하고, AR은 카메라와 같은 시각적 장치를 사용하여 실제 장소에 가상의 이미지를 중첩하여 합성한 환경을 의미한다(Cavalcanti, Santana, Da Gama & Correia, 2018; D’Cunha et al., 2019). 이러한 기 술은 몰입감, 상호작용, 상상력과 같은 특성을 기반으로 환자의 환경과 상호작용, 모니터링, 조작을 통해 기능회 복을 촉진하는데 사용된다(Burdea & Coiffet, 2003; Wade & Winstein, 2011).
VR과 AR을 사용한 중재는 다양한 연령, 질환, 영역, 임상양상을 보이는 환자들에게 포괄적으로 적용이 가능 하다(Park, Shin, Woo, & Park, 2018; Yoo & Kim, 2020). 특히 대상자에게 중재 참여에 대한 동기와 흥미를 향상시킴으로 중재 효과를 높일 수 있다(Mesa-Gresa, Gil-Gomez, Lozano-Quilis, & Gil-Gomez, 2018; Yoo & Kim, 2020). 그리고 치료사가 통제하는 안전한 환경에서 중재를 제공하며, 환자의 기능 변화를 분석하 여 피드백을 제공하거나, 목표로 하는 훈련을 중점적으 로 반복하여 적용할 수 있는 장점이 있다(Mesa-Gresa et al., 2018). 그 외에도 치료실뿐만 아니라 가정에서도 시행이 가능하여 신체적인 어려움으로 움직임에 제한이 있는 사람들도 중재를 받을 수 있다(Lim, Lee, Jo, Ahn, & Yoo, 2017; Mesa-Gresa et al., 2018; Mubin, Alnajjar, Jishtu, Alsinglawi, & Al Mahmud, 2019).
VR과 AR을 사용한 인지 중재를 적용한 선행연구에 따 르면, 뇌졸중, 경도인지장애(mild cognitive impairment), 치매, 뇌성마비, 조현병(schizophrenia)이 있는 대상자 들에게(Aran, Sahin, Kose, Agce, & Kayihan, 2020; Burdea et al., 2015; Cho et al., 2020; Choi & Kwon, 2020; Kim, Park, Cho, & Kim, 2020; Tsang & Man, 2013; Yoo & Kim, 2020), 주의력, 기억력, 실행기능, 시공간능력 등의 증진에 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다(Kim et al., 2020; Manju, Padmavathi, & Tamilselvi, 2017; Kim， Lee， Choi， Kim & Park, 2005). VR과 AR을 사용한 인지 중재는 최근에 임상적 인 치료의 적용과 연구가 많아지고 있으며, 효과성에 대 해서도 유의미한 결과를 보이는 연구가 증가하고 있다 (Park, Shin, Woo, & Park, 2018).
그러나 VR과 AR을 사용한 인지 중재만을 중점적으로 체계적 고찰한 연구는 보고된 바가 없었다. 이에 본 연구 는 국내와 국외에서 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인 지 중재의 효과와 적용 방법을 체계적으로 분석하고자 하였다. 이를 통해 VR과 AR을 활용하여 작업치료사가 시행하는 인지 중재에 관한 임상적 정보를 제공하고, 임 상에서 근거 중심적인 중재를 적절하게 적용하기 위한 근거를 마련하고자 한다.
Ⅱ. 연구 방법
2. 문헌의 검색 및 선정절차
본 연구는 2011년 1월부터 2020년 12월까지 최근 10년 동안 국내와 국외 학술지에 개제된 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인지 중재 연구를 대상으로 하였다. 자료의 수집은 Preferred Reporting Items sor Systematic Reviews and Meta-Analyses(PRISMA) Flowchart의 4단계인 검색단계(identification), 선별단계 (screening), 선정단계(eligibility), 포함단계(included) 를 기준으로 문헌을 선정하였다(Figure 1).
검색단계(identification)에서 데이터베이스로 국내는 학술연구정보서비스(Research Information Sharing Service; RISS), 한국학술정보(Koreanstudies Information Service System; KISS), 국회도서관을 사용하였고, 국 외는 Pubmed, Web of science, Science direct를 사용 하였다. 검색키워드로 국내는 ‘증강현실 OR AR OR 가 상현실 OR VR AND 인지 AND 작업치료’, ‘증강현실 OR AR OR 가상현실 OR VR AND 인지 AND 중재’, ‘증강현실 OR AR OR 가상현실 OR VR AND 인지 AND 훈련’을 사용했고, 국외는 ‘Virtual Reality AND Cognitive AND Occupational’, ‘Augmented Reality AND Cognitive AND Occupational’을 사용하였다. 검 색한 결과 국내는 1170편, 국외는 1315편으로 총 2485 편의 문헌이 검색되었다. 검색된 문헌들에서 제목이 중 복되는 문헌 77편을 제외하였다.
선별단계(screening)에서 2408편 문헌의 초록을 확 인하여 인지와 관련이 없는 연구 1916편과 VR과 AR을 사용하지 않은 연구 321편을 제외하였다.
선정단계(eligibility)에서 171편 문헌의 본문을 확인 하여 배제기준에 해당하는 문헌들을 제외하였다. 작업치 료사가 중재하지 않은 연구 78편, 인지수준의 전과 후를 비교하기 위해서 평가를 사용하지 않은 연구 18편, 고찰 과 학위연구 34편, 전문의 확인이 불가능한 연구 23편을 제외하였다. 문헌 선정을 위해 ENDNOTE를 사용하였 고, 선정기준과 배제기준은 다음과 같다.
2) 배제기준
(1) 인지 중재가 포함되어 있지 않은 연구
(2) 작업치료사가 중재하지 않은 연구
(3) 중재 전과 후의 인지수준 변화를 인지평가로 측정 하지 않은 연구
(4) 고찰과 학위연구
(5) 전문 확인이 불가능한 연구
포함단계(included)에서 체계적 고찰을 위한 문헌은 18편이 최종적으로 선정되었다. 선정된 18편은 문헌 의 구분(VR/AR), 저자, 연도, 제목, 질적 수준을 표로 Appendix 1에 정리하였다.
3. 연구의 분석방법
1) 선정된 문헌의 질적수준
본 연구에서 선정된 18편의 문헌에 대한 질적 수준을 분석하기 위해 Moher, Liberati, Tetzlaff, Altman과 Prisma Group(2009)이 개발한 5단계의 질적 근거 수 준 분석모델(hierarchy of levels of evidence for evidence-based practice)을 사용하였다. level 1이 가장 상위 단계로 근거수준이 높고, level 5는 가장 하위 단계로 근거수준이 낮음을 의미한다.
Ⅲ. 연구 결과
1. 선정된 문헌의 질적 수준
최종으로 선정된 국내와 국외의 총 18편 문헌들로 질 적 수준을 분석하였다. 가장 높은 연구의 근거 수준인 level 1에 해당되는 Randomized Controlled Trial (RCT)는 9편(50.0%)로 가장 많았고, level 2에 해당되 는 two group non-randomized studies는 4편(20.0%) 이다. level 3에 해당되는 one group non-randomized studies는 5편(30.0%)이고, Level 4와 Level 5에 해당 하는 연구는 0편이다(Table 1).
2. 연도별 연구 동향
연도별로 국내와 국외 연구의 전반적인 동향을 살펴보 면 2011년에서 2020년까지 연구의 수가 전반적으로 증 가되는 모습을 보인다. 2012년도까지는 관련 연구를 확 인 할 수 없었으나, 2013년부터 연구가 시작되는 모습을 보였다. 2018년부터 현재까지 연구의 수가 급격하게 증 가되는 것을 확인할 수 있다(Figure 2).
3. 연구 참가자의 연령과 질환
연구 참가자들의 연령을 분석해보면 10대부터 90대 까지 넓은 범위의 연령에서 연구가 진행되었다. 참여자 의 연령의 범위가 넓어 각 논문헌에서 Vertual Reality Intervention(VRI)를 받은 그룹의 평균연령을 분석하여 기록하였다. 평균연령이 50대인 연구가 6편(33.3%)으 로 가장 많았고, 60대인 연구가 5편(27.8%), 70대인 연 구는 4편(22.2%), 10-40대는 각 1편(5.6%)으로 나타 났다.
진단명을 분석하였을 때, 뇌졸중이 10편(55.6%)으로 가장 많았고, 경도인지장애는 4편(22.2%), 치매, 뇌성 마비, 후천적 뇌손상과 다발성경화증, 조현병은 각 1편 (5.6%)이다(Table 2).
4. 인지 중재 도구와 프로그램
선정된 18개의 문헌을 인지 중재에 사용된 도구로 분 류하였다. VR로 중재된 연구는 5편(27.8%)이고, AR로 중재된 연구는 13편(72.2%)이다.
인지 중재에 사용된 VR과 AR의 도구와 프로그램을 구분하여 정리하였다. VR은 가상현실을 몰입감 위해 HMD을 사용한다. 도구로는 Oculus 제품을, 프로그램으 로는 Tion Plus를 가장 많이 사용하고 있다. AR은 도구 로 과거에는 자체 개발한 도구와 프로그램이 일체화 되 어있는 도구를 사용했으나, 현재는 Microsoft Kinect 제 품을 가장 많이 사용하고 있다(Table 3).
5. 중재의 시간과 기간
1회 중재시간으로는 30분이 10편(55.6%)으로 가장 많았다. 45분이 3편(16.2%), 20분이 2편(11.1), 50분이 1편(5.6)이다. 회기나 주기마다 중재시간이 변동된 중재는 기타로 구분하였다(Table 4). 30분을 중재하는 연구들의 중재기간을 살펴보았을 때, 하루에 30분 씩, 주 5회를 4주 동안 진행된 중재가 총 6편(33.3%)으로 가장 많았다.
6. 중재 효과 측정을 위한 평가도구
인지 중재의 효과를 측정하기 위해 사용된 인지 평가 도구를 전반적인 인지, 기억, 집중, 명명(naming), 실행 기능으로 분류하였다. 전반적인 인지수준을 측정할 수 있는 평가로 간이 정신상태 검사(Mini Mental Status Examination; MMSE)가 사용된 연구는 8편으로 가 장 많았고, 몬트리올 인지평가(Montreal Cognitive Assessment; MOCA)는 5편, 로웬스타인 작업치료 인 지평가(Lowenstein Occupational Therapy Cognitive Assessment; LOTCA)는 3편, 전산화 신경인지기능검 사(Computerized Neurocognitive Function Test; CNT)와 신경심리 검사집(Neuropsychological Assessment Battery; NAB)은 각 2편, 어린이용 인지평가도구 (Dynamic Occupational Therapy Cognitive Assessment for Children, DOTCA-ch)와 Brief Neurobehavioral Cognitive Examination(BNCE)은 각 1편에서 사용 하였다. 기억 수준을 측정할 수 있는 평가로 Brief Visuospatial Memory Test-Revised (BVMT-R), 홉 킨스 언어학습검사(Hopkins Verbal Learning Test; HVLT), 숫자 기호 바꿔 쓰기 검사(Digit Symbol Coding; DSC)가 각 2편, 리버미드 행동 기억 검사 (Rivermead Behavioural Memory Test; RBMT), Rey-Kim 기억검사(Rey-Kim Memory Test; RKMT), Visual Memory(VM), 숫자 외우기 검사(Digit Span Test; DST)는 각 1편에서 사용하였다. 주의 집중 수준 을 측정할 수 있는 평가로 기호잇기검사(Trail Marking A & B; TMT A & B)가 사용된 연구는 5편으로 가장 많이 사용하였고, 경계력 검사(Digit Vigilance Test; DVT), 글자 지우기 검사(Digit Cancellation; DC), 통제 단어 연상 검사(Controlled Oral Word Association Test; COWAT), 벨 테스트(Bells Test; BT), 연속 수행 검사(continuous performance test; CPT), 글자 지우기 검사(Single Letter Cancelation; SLC)는 각 1 편에서 사용하였다. 명명 수준을 측정할 수 있는 평가로 는 보스톤 이름대기 검사(Boston Naming Test; BNT) 가 1편을 사용하였다. 실행기능 수준을 측정할 수 있는 평가로 Korean- Color Word Stroop Test(K-CWST) 와 위스콘신 카드 분류 검사(Wisconsin Card Sorting Test; WCST- CV4)를 각 1편에서 사용하였다.
운동 기능의 효과를 측정하기 위해 사용된 평가 도구 는 상지기능과 균형으로 분류하였다. 상지기능 평가도구 는 푸글마이어검사(Fugl-Meyer Assessment Test; FMA)가 사용된 연구는 4편으로 가장 많고, 뇌졸중 상지 기능 평가(the upper extremity motor functions by manual function test; MFT)는 3편, Chedoke Arm and Hand Activity Inventory(CAHAI)와 Upper extremity range of motion & Strength는 각 2편, 상자 와 나무토막검사(Box and block test; BBT), 젭슨 테일 러 손기능 검사(Jebsen test of hand function; JHFT), Upper Extremity Functional Index(UEFI), 운동활동 지표(Motor Activity Log; MAL), 수정 애쉬워드 경직 척도(Modified Ashworth Scale; MAS), Motricity Index(MI)는 각 1편에서 사용하였다. 균형을 측정하기 위한 평가도구로는 BIORescue를 1편에서 사용하였다. 일상생활활동의 효과를 측정하기 위한 평가도구로는 수 정 바델 지수(Modified Bathel Index; MBI)가 6편으로 가장 많이 사용하였고, 기능적 독립 수행 평가(Functional Independence Measure; FIM)는 2편, Independence in bimanual activities of daily living(ADLs)은 1편에 서 사용하였다. 시지각의 효과를 측정하기 위해 사용된 평가도구는 Motor-Free Visual Perception Test-3 (MVPT-3)를 1편에서 사용하였다. 심리사회의 효과를 측정하기 위해 사용된 평가도구는 우울, 자존감, 자아 효능감, 지루함으로 분류하였다. 우울의 정도를 측정 하기 위한 평가도구로 벡 우울 척도(Beck Depression Inventory-II; BDI-Ⅱ)가 2편 , 한국형 노인우울검사 (Korean Version of the Geriatric Depression Scale; K-GDS)는 1편을 사용하였다. 자존감은 Self-esteem scale test가 1편, 자아효능감은 Self-efficacy score test가 1편, 지루함은 Multidimensional State Boredom Scale(MSBS)를 1편에서 사용하였다(Table 5).
7. 중재의 효과
인지 수준은 선정된 모든 문헌에서 향상된 결과를 보 였다. 전반적인 인지수준은 18편으로 모든 문헌에서 향 상되었다. 세부적인 항목으로는 기억수준은 6편, 집중수 준은 9편, 명명수준은 1편, 실행기능수준은 2편에서 향 상된 것을 확인하였다.
인지와 함께 향상된 부분들을 살펴보았을 때, 운동기 능은 총 10편으로 가장 많았는데, 이중에서 상지기능은 9편, 균형은 1편에서 확인되었다. 일상생활활동은 8편, 시지각은 1편에서 수준이 향상된 것을 확인 할 수 있었 다. 심리사회부분에서는 총 6편에서 향상됨을 확인하였 는데, 그 중 우울 수준의 감소는 3편, 지루함 감소는 1편 이었다. 자존감과 자아효능감의 수준은 각 1편에서 효과 가 향상되었다(Table 6).
Ⅳ. 고 찰
본 연구에서는 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인지 중재에 대해서 분석하였다. 2011년 1월부터 2020년 12 월까지 최근 10년 동안 국내와 국외의 학술지에 개제된 18편의 문헌을 고찰하였다. 이를 위해 연구의 질적 수준, 연도별 연구 동향, 연구 참가자의 연령과 대상 질환, 인지 중재 도구와 프로그램, 중재의 시간과 기간, 중재 효과 측정을 위한 평가도구, 중재의 효과로 분석하였다.
본 연구의 질적 수준을 분석하였을 때, 근거수준 Level 1에 해당되는 RCT 연구가 가장 많았다. RCT 연 구는 다양한 중재나 중재의 효과에 대해 과학적 근거를 확립하기 위한 연구로, 임상 연구 방법에서 가장 높은 수 준의 근거를 제공하며 효과 측정에서는 최적화된 기준으 로 간주된다(Parab & Bhalerao, 2010; Park & Lee, 2008). 이는 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인지 중 재는 높은 근거 수준의 연구가 진행되고 있다는 것을 확 인 할 수 있었다.
10년 동안의 연도별 연구 동향을 분석하였을 때, VR 과 AR를 이용한 인지 재활 연구의 수가 증가하였다. 특 히, 최근 3년 동안 연구의 수가 급격하게 증가되는 것으 로 볼 때, 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인지 중재에 대한 관심이 높아지고 있음을 알 수 있다. 이러한 현상은 추후 작업치료의 인지재활 분야에서 VR과 AR의 적용과 연구가 확대될 것임을 시사한다.
연구 참가자의 연령과 대상 질환을 분석한 결과를 보 면 10대부터 90대까지 연구가 진행되었고, 뇌졸중, 경도 인지장애, 치매, 뇌성마비, 정신분열증 등 다양한 진단 군 에서 연구가 진행되었다. 이러한 결과를 바탕으로 VR과 AR을 사용한 인지 중재는 다양한 연령과 진단에서 사용 이 가능하고, 임상에 있는 작업치료사들이 유용하게 사 용 할 수 있을 것으로 기대된다(Choi & Kwon, 2020).
많은 연구들에서 VR과 AR의 의미를 혼동하여 사용한 다. 본 연구에서 VR은 현실이 차단된 가상세계에서 가상 의 정보를 사용하는 것으로, 이용하는 사람은 실제 환경 처럼 느끼게 되는 것으로 정의하였다. 이는 게임, 테마파 크 등에서 적용되고 있다(Hong, 2017; Kim, Son, Kim, & Lee, 2017; Park et al., 2020). 그리고 사용자의 시 야각을 모두 가상 영상으로 채울 수 있는 HMD를 주로 활용한다(Lim & Seo, 2018). VR의 도구로 Oculus가 가장 많이 사용되었고, 프로그램으로는 Tion Plus Program이 가장 많이 사용되었다. 본 연구에서 AR은 현 실세계에서 눈에 보이지 않는 가상의 정보를 추가하는 것으로 정의 하였는데, 이는 네비게이션, 음식점메뉴판, 관광지도 등에 사용된다(Park et al., 2020; 김효군, 손 영주, 김명석 & 이선진, 2017). AR은 과거에 자체적으 로 개발한 도구와 함께 프로그램이 일체화 되어있는 제 품을 많이 사용하였는데, 최근에는 Micro kinect 제품이 가장 많이 사용되고 있다.
중재의 시간과 기간은 18편의 연구 중 6편(30.0%)의 연구에서 4주 동안, 매주 마다 5회씩, 하루 30분씩으로 중재를 제공하였다. 따라서 VR과 AR을 사용한 인지 중 재를 계획할 때는 4주 이상, 주 5회 이상의 빈도로 제공 하였을 때 인지기능의 향상에 효과적임을 시사한다.
중재 적용 전과 후의 인지 수준 변화에 대한 효과를 측정하기 위해 평가도구를 분석하였다. 전반적인 인지 수준을 평가하기 위해서 MMSE가 가장 많이 사용되었 다. MMSE는 짧은 시간 내에 인지의 다양한 기능들을 평 가할 수 있는 도구로, 시간과 장소에 대한 지남력, 기억의 등록과 회상, 주의 집중, 계산, 언어, 시공간에 대한 기능 이 포함되어 있다(Folstein, Folstein, & McHugh, 1975; Min, Yoo, Kim, & Yoo, 2003). 전반적인 인지 수준과 더불어 세부적인 인지기능의 수준을 측정하기 위해 기억, 주의 집중, 명명, 실행기능을 측정하기 위한 평가도 함께 사용되었다. 상지 기능을 측정하기 위해서는 FMA, 일상 생활활동 기능의 평가로는 MBI가 가장 많이 사용되었다. 시지각 기능을 평가하기 위해서는 MVPT-3가 사용되 었다. 심리사회 기능 중 우울정도를 평가하기 위해서 BDI-2를 가장 많이 사용하였다. 인지 기능은 운동 기능 과 일상생활활동의 기능에도 영향을 미치기 때문에, 인 지 기능의 증진은 다른 영역으로의 증진으로도 이어질 수 있다(Beauchet et al., 2014; Rousseaux et al., 2012). 그러므로 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인지 중재는 인지뿐만 아니라 신체기능, 일상생활활동수준, 시지각, 심리사회적인 부분까지도 전반적인 평가와 중재 접근이 필요할 것이라고 시사한다.
본 연구에서 선정된 18편의 모든 문헌에서 인지 수준 이 향상되는 결과가 확인되었다. 따라서 VR과 AR을 사 용한 인지 중재는 인지 기능 증진에 효과적이라는 것이 증명되었다. 인지 기능과 함께 운동기능, 일상생활활동, 시지각, 심리사회적인 부분도 향상되는 것도 확인 할 수 있었다. 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인지 중재는 인지라는 하나의 목표뿐만 아니라 다양한 영역에서의 복 합적인 중재도 가능 할 것으로 기대된다. 앞으로는 동일 한 주제로 이루어진 다양한 연구 결과들을 통합하기 위 해 여러 연구들의 결과를 통계적으로 분석하는 이론 및 방법인 메타분석 연구가 필요하다(Yoo & Seo, 2013).
Ⅴ. 결 론
본 연구를 통하여 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인지 중재는 인지수준 증진에 효과적임을 체계적으로 분 석하여 확인하였다. 또한 인지 중재를 제공하였을 때 운 동기능, 일상생활기능, 시지각기능, 심리사회적인 부분 에서의 증진에도 효과가 있었다. 따라서 본 연구는 VR과 AR을 활용한 인지 중재에 관한 임상적 정보를 제공하고, 이를 통해 임상 적용을 위한 근거를 마련하였다는 점에 서 의의가 있다.
VR과 AR을 사용한 인지 중재는 다양한 환자들에게 포괄적으로 적용이 가능하고, 중재에 대한 동기와 흥미 를 향상시킨다. 게다가 치료사가 통제하는 안전한 환경 에서 시행이 가능하며, 환자의 기능 변화를 분석하여 피 드백을 제공하고, 목표로 하는 훈련을 중점적으로 반복 하여 적용이 가능하다. 또한 치료실뿐만 아니라 가정에 서도 시행이 가능하다. VR과 AR을 사용한 인지 중재는 최근 임상적인 치료의 적용과 연구가 많아지고 있으며 효과성에 대해서도 유의미한 결과를 보이는 연구가 증가 하고 있다. 그러므로 작업치료사가 VR과 AR을 사용한 인지 중재는 앞으로 임상에서 더 유용하고 널리 적용될 것으로 기대된다.