KR102031326B1

KR102031326B1 - 저작기능 평가 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102031326B1
Application number: KR1020170099788A
Authority: KR
Inventors: 김희은
Original assignee: 가천대학교 산학협력단
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-10-11
Also published as: KR20190015949A

Abstract

본 발명은 저작기능과 관련된 주요 임상변수를 도출하여 저작기능을 실질적이고 정량화된 방법에 의해 평가하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 연령, MAI, 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 주요 판단기준으로 하는 회귀방정식을 제안한다.

Description

저작기능 평가 시스템 및 방법 {Masticatory ability evaluating system and method}

본 발명은 저작기능과 관련된 주요 임상변수를 도출하여 저작기능을 실질적이고 정량화된 방법에 의해 평가하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

음식물 소화의 첫 단계인 인간의 저작기능은 최근 빨리 먹는 것에 대한 경고와 함께 그 중요성에 대한 인식이 확산되고 있으나, 저작기능은 개인차가 크기 때문에 무조건 시간을 두고 오래 씹는 것을 권장하기 보다는 개개인의 저작기능을 정확히 평가하고 그에 적합한 음식물을 섭취하도록 유도하는 것이 실효성이 있는 대책이 될 수 있다.

저작기능은 치아 농양, 치아파절, 보철물파손, 느슨한 보철물, 치아동요, 익몸염증 등의 다양한 구강 문제로 인해 저하되기도 하고, 교정이나 보톡스와 같은 미용 목적의 치과치료에 의해서도 기능 저하가 발생될 수 있다.

저작 기능저하가 발생하면 음식 섭취에 제한이 발생하는데 특히 단백질 섭취 비율이 현격히 낮아지는 등 필수영양소의 섭취에 불균형이 발생되어 신체적 정신적 건강이상으로 이어지는 것이 관찰된다.

저작 기능 회복은 단기간에 이루어질 수 있는 것이 아니고 경우에 따라서는 회복이 불가능한 경우가 많기 때문에, 개개인의 저작기능을 평가하고 그에 적합한 음식을 섭취하는 것이 건강유지에 도움이 되는바, 저작기능 평가를 위한 연구개발이 시급하다.

종래의 저작기능 평가방법을 살펴보면, 표준화된 식품설문방식인 FIA(Food Intake Ability)를 평가하여 저작기능을 평가하였는데, 이는 식품종류별 저작가능 정도를 스스로 판단하여 체크하게 하는 방식으로서 개인의 비교적 정확한 정보가 반영될 수 있는 장점이 있으나 설문 방식이어서 응답자가 불편함을 느낄 수 있고, 응답자에게 의존적인 평가 방식이어서 결과의 신뢰성을 보장하기 어렵다는 문제가 있다.

이 밖에도 저작기능을 평가하기 위해서 두 가지 색을 혼합한 유틸리티 왁스를 씹게 하고 이들의 혼합비율을 분석하여 MAI(Mixing Ability Index)를 측정하는 방법이 시행되고 있으나, 저작기능을 좌우하는 변수가 다양하기 때문에 MAI만으로 저작기능을 평가하기에는 충분하지 않다.

관련 선행기술을 살펴보면, 특허 제1542755호(저작 기능 평가용 단위체 및 이를 이용한 객관적 저작 기능평가 방법)는 적층방향이 서로 수직이 되는 제1단위체와 제2단위체로 구성된 저작기능 평가용 단위체를 제공하는 기술이고, 특허 제1144412호(저자기능평가방법 및 인공식품덩어리)는 인공식품덩어리 형태의 저작 시편을 제공하는 기술로서, 대부분의 선행기술이 CMI(Color Mixing Index)를 측정하기 위한 시편등 일부 평가 요소에 국한되고 있어 다면적 평가를 통한 실질적이고 정량화된 저작기능평가기술은 전무한 상태다.

본 발명은 저작기능에 영향을 미치는 주요 변수 및 이를 이용한 회귀방정식을 도출하고, 이를 이용한 저작기능평가 시스템 및 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 컴퓨팅 단말의 정보 입출력 화면으로 나타나며, 연령 선택 영역, MAI(Mixing Ability Index) 선택영역, 기능치아수 선택영역, 타액분비율 선택영역 및 근탄성도 선택영역을 포함하는 사용자 인터페이스부; 연령, MAI, 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 독립변수로 하고 다중회귀분석을 통해 각 독립변수 값의 구간별 영향력인 회귀계수를 도출한 뒤 상기 각 독립변수에 상기 해당 회귀계수를 곱한 값들을 합산함으로써 저작기능 예측변수값(Y)을 산출하는 회귀방정식에 대해, 상기 사용자 인터페이스부의 상기 각 선택영역으로부터 입력된 값을 대입하여 계산을 수행하는 회귀식 산출부; 및 상기 회귀식 산출부에서 산출된 예측변수값을 토대로 저작기능수준을 상기 사용자 인터페이스부를 통해 제시하는 결과제시부;를 포함하는 저작기능 평가시스템을 제공한다.

상기 회귀식 산출부 및 결과제시부는 인터넷 서버에 구현되고, 상기 사용자 인터페이스부는 다수의 클라이언트 시스템에 제공될 수 있다.

상기 회귀방정식에 적용되는 회귀계수는 독립변수 MAI, 타액분비율, 기능치아수, 연령, 근탄성도 순으로 큰 값이 적용되는 특징이 있다.

상기 결과제시부는 음식물과 저작기능수준 간의 기 설정된 상관관계를 토대로 상기 평가된 저작기능수준에 적합한 식단정보를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 연령, MAI(Mixing Ability Index), 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 구하는 독립변수 산출단계; 연령, MAI, 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 독립변수로 하고 이에 다중회귀분석을 통해 각 독립변수 값의 구간별 영향력인 회귀계수를 곱한 값들을 합산함으로써 저작기능 예측변수값(Y)을 산출하는 회귀방정식에 대해, 상기 독립변수 산출단계에서 구해진 값을 대입하여 예측변수값을 계산하는 회귀식 산출단계; 및 상기 산출된 예측변수값을 토대로 저작기능수준을 도출하는 평가단계;를 포함하는 저작기능 평가 방법을 제공한다.

상기 회귀 방정식에 적용되는 회귀계수는 독립변수인 MAI, 타액분비율, 기능치아수, 연령, 근탄성도 순으로 큰 값이 적용되는 특징이 있다.

상기 평가단계는 음식물과 저작기능수준 간의 기 설정된 상관관계를 토대로 상기 평가된 저작기능수준에 적합한 식단정보를 제공할 수 있다.

상기 회귀방정식은 Y = -0.385 x 연령 + 3.877 x MAI + 2.042 x 기능치아수 + 2.850 x 타액분비율 -5.468 x 근탄성도 + 2.107 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 객관적인 저작기능 평가가 가능하여 정확한 개인별 저작기능수준을 제시할 수 있고, 개인별 저작기능수준에 따른 식단정보를 제공함으로써 국민 건강 증진에 기여할 수 있다.

컴퓨팅 단말과 네트워크를 이용하여 저작기능평가툴의 보급을 손쉽게 확대할 수 있으며, 평가 처리시간을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 평가 시스템의 구성 블록도이다.
도 2는 사용자 인터페이스부의 세부 구성 블록도이다.
도 3은 MAI를 측정하는 과정의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 평가 방법의 처리 흐름도이다.

도 1은 본 발명에 따른 저작기능 평가 시스템의 구성 블록도로서, 사용자 인터페이스부(10), 회귀식 산출부(20) 및 결과제시부(30)를 포함한다.

본 발명은 컴퓨팅 단말을 이용하여 독립변수값을 입력받고 저작기능 평가결과를 제시하는 컴퓨터 기반의 평가 시스템을 제안함으로써, 평가 수행의 용이성, 일관성 및 정확성을 제공하고 평가툴의 확산에 기여할 수 있다.

본 발명의 평가 시스템은 인터넷 환경에서도 구현될 수 있는바, 사용자 인터페이스부(10)는 클라이언트 시스템에 제공되어 실행되고, 회귀식 산출부(20)와 결과 제시부(30)는 인터넷 서버상에 구현됨으로써 평가 정보의 축적 및 활용이 가능하고 개선된 평가 방법의 실시간 적용이 가능하다.

사용자 인터페이스부(10)는 컴퓨팅 단말의 정보 입출력 화면으로 나타나며, 도 2에 도시한 바와 같이, 연령 선택 영역(101), MAI(Mixing Ability Index) 선택영역(102), 기능치아수 선택영역(103), 타액분비율 선택영역(104) 및 근탄성도 선택영역(105)을 포함한다.

상기 각 선택영역은 동일한 화면 또는 각기 다른 화면에 다양한 그래픽 요소를 포함하여 구현될 수 있는 인터페이스 영역으로서, 본 발명에 의해 저작기능 판단에서 가장 중요한 판단기준으로 제시되는 것이다.

본 발명은 위 5개의 판단기준을 도출하기 위하여 FIA(Food Intake Ability)과의 비교 실험을 하였다.

먼저, 연구를 위해 치주질환, 치통, 턱관절 질환, 부정교합, 기능 치아의 개수, 보철물 장착여부를등 저작기능에 영향을 줄 수 있는 질환자를 배제하여 대상자를 선별하고, 연령과 성별 등 대상자의 일반적 특성을 파악하였다.

MAI(Mixing Ability Index) 측정을 위해서는, 도 3에 도시한 실시예와 같이, Sato 등(2003)이 개발한 왁스시편을 사용하였고, 상자에게 왁스시편을 총 10회 저작하게 한 후, 전체 저작 시편을 디지털카메라를 이용하여 동일거리에서 왁스시편의 앞뒷면을 촬영하고 저장한 뒤 이미지분석기 (Image pro plus 6.0)를 이용하여 전체 저작 시편의 투사 영역에 대해 저작 시편의 색의 섞임, 퍼진 정도 등을 분석하였다.

Jeong 등 (2010)이 도출한 한국 성인의 MAI 판별함수(식1)를 사용하여 MAI값을 산출하였다.

[식 1]

MAI = 7.2 x 10^-2 x MIX + 1.28 x 10^-2 x TR + 7.47 x 10^-1 x LB + 7 x 10^-3 x AH - 13.287

(여기서, MIX, 두 색이 섞인 저작 시편의 면적의 비율; TR, 전체 저작 시편 중 두께가 50 ㎛ 이하인 저작 시편의 면적의 비율; LB, 전체 저작 시편 중 최대 너비에 대한 저작 시편의 최대 길이의 비율; AH, 전체 저작 시편(전체 투사영역))

이와 같이, 본 발명에 사용하는 MAI는 전체 저작 시편 중 각 색이 섞인 저작 시편의 면적의 비율, 전체 저작 시편 중 두께가 50㎛ 이하인 저작 시편의 면적의 비율, 전체 저작 시편 중 최대 너비에 대한 저작 시편의 최대 길이의 비율 및 전체 투사영역(전체 저작 시편)을 변수로 하는 판별함수를 이용하여 산출될 수 있다.

타액 분비량 검사는 파라핀왁스 1.0g을 5분 동안 씹어 분비되는 자극성 타액의 양을 측정하는 것이며, 1분당 평균 타액 분비량을 평가하는바, 1.0ml 초과는 정상이고, 0.7~1.0ml면 낮음, 0.7ml 미만은 매우 낮은 상태로 판단한다.

근탄성도 검사는 근육 탄성 측정기 (Myoton PRO)를 이용하여 교근의 변형회복비율을 측정하였으며, 변형회복비율은 데버러 수 (Deborah number)로 평가된다.

데버러 수가 1보다 매우 크면 물질은 고체와 같은 성질을 가지고, 1보다 매우 작으면 액체와 같은 성질을 가진다고 볼 수 있다.

비교 데이터로서 FIA(Food Intake Ability)를 측정하는바, 식품별 선호도를 설문조사를 통해 주관적으로 평가하는바, 리커트 7점 척도를 사용하였으며, 대상자들의 직관적 이해를 돕기 위하여 Smile Scale을 사용하였다.

최소 0점 ~ 최고 180점으로 평가하였으며, 단단한 정도에 따라 3그룹으로 나누고 가중치를 두어 100점 만점으로 환산하였다.

교차분석을 통하여 FIA와 MAI, 연령, 기능치아수, 타액분비율, 근탄성도 사이의 연관성을 파악하였는데, 교차분석에서 유의하게 나온 변수와 임상적으로 유의미한 변수를 이용하여 회귀모형을 만들고, 로지스틱 회귀분석을 통해 각 모형의 적합도를 평가하였으며, 다중회귀분석을 통하여 저작기능을 평가할 수 있는 회귀식을 도출하였다.

FIA 값과의 교차분석 결과, 표 1과 같이, 연령과 기능치아수가 FIA와 통계적으로 유의한 연관성이 있는 변수로 파악되었으며, 근육 변형회복비율은 통계적 유의성의 경계에 있었다.

또한, 표 2와 같은 회귀 모형을 결정하기 위한 모델링 수행결과, 표 1의 5개 판단기준을 적용한 모델 3이 기존 MAI에 비해 예측도가 우수하며, 임상적으로 유의미한 변수를 포함하는 것으로 나타났으며, 8개의 판단기준을 적용한 모델 4의 경우 판단 정확성에서 모델 3과 큰 차이를 보이지 않아 모델 3의 효용성이 우수한 것으로 나타났다.

이상의 반복된 실험 과정을 통해, 연령, MAI, 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도(근육변형회복비율)의 5개 판단기준이 저작기능을 평가하기 위한 예측변수값(Y)을 구하는 회귀방정식의 독립변수로 결정되었다.

각 독립변수는 서로 다른 성질의 값이고 구간별 변화량도 다르기 때문에 각 독립변수 값의 변화량이 저작기능에 미치는 영향력은 각기 다르다.

이를 보정하여 각 독립변수의 영향력을 조정하고 예측변수 값을 산출하기 위한 회귀 방정식을 도출하기 위하여, 다중회귀분석을 통해 표 3과 같은 각 독립변수들의 회귀계수(Coefficient)를 도출하였다.

상술한 일련의 분석과정을 통하여 저작기능을 평가할 수 있는 회귀방정식을 식 2와 같이 도출할 수 있으며, 상기 회귀방정식에 적용되는 회귀계수는 독립변수인 MAI, 타액분비율, 기능치아수, 연령, 근탄성도 순으로 큰 값이 적용되는 것을 특징으로 한다.

[식 2]

Y = -0.385 x 연령 + 3.877 x MAI + 2.042 x 기능치아수 + 2.850 x 타액분비율 -5.468 x 근탄성도 + 2.107

회귀식 산출부(20)는 상술한 바와 같이, 연령, MAI, 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 독립변수로 하고 다중회귀분석을 통해 각 독립변수 값의 구간별 영향력인 회귀계수를 도출한 뒤 상기 각 독립변수에 상기 해당 회귀계수를 곱한 값들을 합산함으로써 저작기능 예측변수값(Y)을 산출하는 회귀방정식에 대해 사용자 인터페이스부(10)의 상기 각 선택영역으로부터 입력된 값을 대입하여 계산을 수행한다.

결과 제시부(30)는 상기 회귀식 산출부(20)에서 산출된 예측변수값을 토대로 저작기능수준을 상기 사용자 인터페이스부(10)를 통해 제시하는바, 도 2의 저작기능수준 제시영역(106)과 같은 별도의 인터페이스 영역을 통해, 산출된 예측변수값을 설정된 변환 방법에 의해 저작기능 수준에 대응시킴으로써 최종 평가 결과를 사용자에게 제공할 수 있다.

결과 제시부(30)는 기설정된 변환 테이블을 통해 예측변수값을 사용자에게 이해되기 쉬운 수준값으로 변환하여 제시할 수 있다.

또한 음식물과 저작기능수준 간의 기 설정된 상관관계를 토대로 상기 평가된 저작기능수준에 적합한 식단정보를 함께 제공할 수 있다.

표 4는 저작기능수준과 음식물의 경도에 따른 식단의 예시로서, 본 발명에서 최종적으로 제시하는 저작기능수준은 분류된 음식물과 매치하여 식단정보 생성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 저작기능평가 방법을 도시한 것으로, 독립변수 산출단계(s10), 회귀식 산출단계(s20) 및 평가단계(s30)를 포함한다.

독립변수 산출단계(s10)는 연령, MAI(Mixing Ability Index), 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 구하는 단계로서, 개인별 각 독립변수 값의 산출 방법은 상술한 바와 같다.

회귀식 산출단계(s20)는 연령, MAI, 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 독립변수로 하고 이에 다중회귀분석을 통해 각 독립변수 값의 구간별 영향력인 회귀계수를 곱한 값들을 합산함으로써 저작기능 예측변수값(Y)을 산출하는 회귀방정식에 대해 상기 독립변수 산출단계에서 구해진 값을 대입하여 예측변수값을 계산하는 단계이다.

상기 회귀 방정식은 독립변수의 종류와 각 독립변수에 적용되는 회귀계수가 MAI, 타액분비율, 기능치아수, 연령, 근탄성도 순으로 큰 값이 적용되는 특징을 갖는바, 회귀방정식에 대한 설명은 상술한 바와 같다.

평가단계(s30)는 산출된 예측변수값을 설정된 변환 방법에 의해 저작기능 수준에 대응시킴으로써 상기 산출된 예측변수값을 토대로 저작기능수준을 도출하는 단계로서, 상술한 바와 같이, 기설정된 변환 테이블을 통해 예측변수값을 사용자에게 이해되기 쉬운 수준값으로 변환하여 제시할 수 있으며, 음식물과 저작기능수준 간의 기 설정된 상관관계를 토대로 상기 평가된 저작기능수준에 적합한 식단정보를 함께 제공할 수 있다.

10 : 사용자 인터페이스부 20 : 회귀식 산출부
30 : 결과제시부

Claims

컴퓨팅 단말의 정보 입출력 화면으로 나타나며, 연령 선택 영역, MAI(Mixing Ability Index) 선택영역, 기능치아수 선택영역, 타액분비율 선택영역 및 근탄성도 선택영역을 포함하는 사용자 인터페이스부;
연령, MAI, 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 독립변수로 하고 다중회귀분석을 통해 각 독립변수 값의 구간별 영향력인 회귀계수를 도출한 뒤 상기 각 독립변수에 상기 해당 회귀계수를 곱한 값들을 합산함으로써 저작기능 예측변수값(Y)을 산출하는 회귀방정식에 대해, 상기 사용자 인터페이스부의 상기 각 선택영역으로부터 입력된 값을 대입하여 계산을 수행하는 회귀식 산출부; 및
상기 회귀식 산출부에서 산출된 예측변수값을 설정된 변환 방법에 의해 저작기능수준에 대응시키고 상기 사용자 인터페이스부를 통해 저작기능수준을 제공하는 결과제시부;를 포함하는 저작기능 평가시스템.
제1항에 있어서,
상기 회귀식 산출부 및 결과제시부는 인터넷 서버에 구현되고, 상기 사용자 인터페이스부는 다수의 클라이언트 시스템에 제공되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가시스템.
제1항에 있어서,
상기 회귀방정식에 적용되는 회귀계수는 독립변수 MAI, 타액분비율, 기능치아수, 연령, 근탄성도 순으로 큰 값이 적용되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가시스템.
제1항에 있어서, 상기 MAI는 다수의 색이 혼합된 소정 형상의 전체 시편을 소정 회 저작한 다음 이미지 분석기에 의거 도출된 저작 시편에 대해, 각 색이 섞인 저작 시편의 면적의 비율, 전체 저작 시편 중 두께가 50 ㎛ 이하인 저작 시편의 면적의 비율, 전체 저작 시편의 최대 너비에 대한 최대 길이의 비율 및 전체 저작 시편을 변수로 하는 판별함수를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가시스템.
제1항에 있어서,
상기 타액분비율은 자극성 타액의 양으로서 1분당 평균 타액분비량으로 측정되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가시스템.
제1항에 있어서,
근탄성도는 근육탄성측정기를 이용하여 교근의 변형회복비율을 측정하고 데버러 수(Deborah number)로 평가되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가시스템.
제1항에 있어서,
상기 결과제시부는 음식물과 저작기능수준 간의 기 설정된 상관관계를 토대로 상기 평가된 저작기능수준에 적합한 식단정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가시스템.
제1항에 있어서,
상기 회귀방정식은 다음 식인 것을 특징으로 하는 저작기능 평가 시스템.
Y = -0.385 x 연령 + 3.877 x MAI + 2.042 x 기능치아수 + 2.850 x 타액분비율 -5.468 x 근탄성도 + 2.107
연령, MAI(Mixing Ability Index), 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 구하는 독립변수 산출단계;
연령, MAI, 기능치아수, 타액분비율 및 근탄성도를 독립변수로 하고 이에 다중회귀분석을 통해 각 독립변수 값의 구간별 영향력인 회귀계수를 곱한 값들을 합산함으로써 저작기능 예측변수값(Y)을 산출하는 회귀방정식에 대해, 상기 독립변수 산출단계에서 구해진 값을 대입하여 예측변수값을 계산하는 회귀식 산출단계; 및
상기 산출된 예측변수값을 설정된 변환 방법에 의해 저작기능 수준에 대응시키는 평가단계;를 포함하는 저작기능 평가 방법.
제9항에 있어서,
상기 회귀 방정식에 적용되는 회귀계수는 독립변수인 MAI, 타액분비율, 기능치아수, 연령, 근탄성도 순으로 큰 값이 적용되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가방법
제9항에 있어서, 상기 MAI는 다수의 색이 혼합된 소정 형상의 전체 시편을 소정 회 저작한 다음 이미지 분석기에 의거 도출된 저작 시편에 대해, 각 색이 섞인 저작 시편의 면적의 비율, 전체 저작 시편 중 두께가 50 ㎛ 이하인 저작 시편의 면적의 비율, 전체 저작 시편의 최대 너비에 대한 최대 길이의 비율 및 전체 저작 시편을 변수로 하는 판별함수를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가방법.
제9항에 있어서,
상기 타액분비율은 자극성 타액의 양으로서 1분당 평균 타액분비량으로 측정되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가방법.
제9항에 있어서,
근탄성도는 근육탄성측정기를 이용하여 교근의 변형회복비율을 측정하고 데버러 수(Deborah number)로 평가되는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가방법.
제9항에 있어서,
상기 평가단계는 음식물과 저작기능수준 간의 기 설정된 상관관계를 토대로 상기 평가된 저작기능수준에 적합한 식단정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가방법.
제9항에 있어서,
상기 회귀방정식은 다음 식에 의하는 것을 특징으로 하는 저작기능 평가 방법.
Y = -0.385 x 연령 + 3.877 x MAI + 2.042 x 기능치아수 + 2.850 x 타액분비율 -5.468 x 근탄성도 + 2.107