KR20070026340A - 현기증 및 균형감각 이상을 치료하는 수단 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적합한 재생 장치상에 재생될 수 있고 시각적으로 등록될 수 있는 정보 형태인 수단에 관한 것으로서, 상기 정보는 이미지들의 서열, 예를 들면, 비디오 서열로 존재하고 디스플레이 상에서 재생될 때 상기 정보가 관찰자의 눈에 의해 여전히 등록될 수 있는 속도로 비-선형적으로 변위되는 것을 특징으로 한다.

현기증, 균형감각 이상, 눈 훈련

Description

현기증 및 균형감각 이상을 치료하는 수단 및 방법{Means and method for treating dizziness and balance disturbances}

본 발명은 현기증 및 균형감각 이상을 치료하는 수단 및 방법에 관한 것이다.

60세 이상 인구의 65%는 현기증 또는 그와 연관된 균형 이상 및 장애들(poor balance and troubles)를 호소한다. 오스트리아에서, 60세 이상 인구는 21%(170만명)이다. 이는 현기증 또는 균형 이상을 겪고 있는 사람들이 약 110만명에 이른다는 것을 의미한다. 노인성 현기증(age-related dizziness)의 호소는 방향정위(orientation) 시스템의 점진적인 기능 저하의 발현이다. 공간적 방향정위의 완전한 생물학적 기능은 공간을 기록하고 의도적으로 운동 제어계의 근육을 제어하여 직립 자세 및 공간에서의 운동이 중력 및 다른 가속력들에 저항할 수 있게 하는 다수의 제어 메카니즘들(주로 균형 기관들, 눈, 체성 감각계)간의 복잡한 상호작용들을 특징으로 한다. 복잡한 기능들은 다수의 자유도로 신속한 반작용을 보장하고 이는 개인이 예기치않은 환경적 영향들에 신속하고 명확하게 대응할 수 있게 한다. 복잡한 기능들의 속도 및 역학은 일반적으로 연령이 증가함에 따라 저하한다. 노화 현상은 또한 전술된, 임상적으로 명백한 기능적 효과들로 방향정위 시스템에 영향 을 미친다. 일관성있는 훈련이 복잡한 생물학적 시스템들에 대한 노화 과정들의 결과들을 중화시킨다(예를 들면, 심혈관 훈련, 삼키기-반사(swallow-reflex) 훈련 등). 이는 또한 방향정위 시스템에도 적용된다. 장년층(the elderly)을 위한 훈련및 기구-보조 안정성-촉진 운동 훈련들은 표적된 시스템 훈련을 위해 주로 체성감각 제어 인풋을 이용한다. 그러나, 이와 같은 훈련 개념들은 연령-관련 관절 문제들, 근위축증, 및 많은 경우에 동기 부족에 의해 대항되므로, 장년층에서 낙상(fall)에 의한 손상들이 사회의 노령화 진척의 함수로서 증가한다.

미국특허 제6,540,355호는 복수의 물체들이 그 일부가 초당 2 또는 그 미만의 진동 속도로 변화하는 콘트라스트를 가지도록 투사되는 모니터로 사람의 눈을 훈련하는 방법, 장치 및 관련 소프트웨어에 관한 것이다. 물체들은 바람직하게는 대비되는 색상들, 예를 들면, 검정/백색, 적/녹색, 등을 가진 쌍으로 배열된 삼각형들, 직사각형들, 또는 선들로 구성된다. 바람직하게는, 평행으로 나란히 배열된 복수의 선들로 구성된 다수의 심볼들이 정적으로(statically) 모니터 상에 투사된다. 심볼들의 선들은 -하나의 선을 제외하고는- 모두 동일한 길이이다. 그 후에, 정확하게 인지된 심볼들의 수로부터 시력(vision efficiency)이 산출된다. 동 특허에 기재된 방법은 컴퓨터 워크스테이션에서 직접 개인의 시력을 테스트하기 위해 사용된다. 이는 예를 들면, 사용자에게 적응되도록 모니터을 조정할 수 있게 한다. 훈련들은 또한 눈의 피로를 감소시키기 위해 이용된다. 미국특허 제6,540,355호 방법의 특징은 투사된 이미지들이 정적, 즉, 모니터 상에서 움직이지 않는다는 것이다.

본 발명의 목적은 따라서 현기증 및 균형감각 이상을 치료하는 수단 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 현기증 및 균형감각 이상을 치료하는 수단을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 현기증 및 균형감각 이상을 치료하는 수단을 생산하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 그 수단은 적합한 재생 장치에서 재생될 수 있고 시각적으로 기록될 수 있는 정보이고, 그 정보는 디스플레이 상에서 재생되면, 그 정보가 여전히 관찰자의 눈에 의해 기록될 수 있는 속도로 임의의 원하는 방향들로 확률적으로(stochastically) 변위되는, 이미지들의 서열, 예를 들면 비디오 서열로서 존재하는 것에 의해 그 목적이 실현된다. 본 방법의 유리한 구성들은 종속항들(sub-claims)에서 청구된다. 본 발명의 수단은 건강한 사람들에 존재하는 바와 같은 운동(movement) 구조가 관찰자, 예를 들면, 운동 구조가 둔해진 장년층에게 부여된다는 장점을 갖는다. 이는 균형 능력을 개선하고 특히, 장년층에서 빈번하게 발생하는, 균형감각 이상 또는 현기증을 치료하는 완전히 새로운 방법이다. 본 발명에 따른 수단은 따라서 복잡한 시스템을 사용하여 방향정위 시스템과 같은 생리적인 과정들에 영향을 미치는 시각적 요법이다.

기본적으로, 이미지들의 서열로서 존재하는 정보 또는 저장된 정보는 복수의 문자들 또는 단어들 또는 상이한 물체들을 포함하는 이미지들의 서열일 수 있다. 이는 환자의 눈들이 움직이는 텍스트 또는 움직이는 물체들을 따라갈 수 있어야 하므로 중요하다. 본 발명자들에 의해 수행된 테스트들은 놀랍게도 디스플레이 상에서 움직여지는 단일 이미지는 눈의 운동 패턴을 훈련할 수 없다는 것을 보여주었다. 정보가 디스플레이 상에서 전후 및 상하로 확률적으로 움직여지는 것은 충분하지 않고, 관찰자가 그의 눈으로 변덕스럽게 변위되는 정보를 따라가도록 해야 한다. 이는 정보가 특정 길이의 텍스트, 바람직하게는 복수의 행(line)들을 포함하는 텍스트이어야 가장 잘 달성될 수 있다. 정보가 읽을 수 있는 텍스트로서 존재하면 이는 독자가 그 텍스트를 파악하고자 원한다면 디스플레이 상에서 이동되는 정보를 따르도록 장려된다는 장점을 가진다. 동시에, 독자가 텍스트를 큰 소리로 읽어야 한다면 확인이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 기본적으로, 마이크로폰이 제공되면 텍스트를 동시에 녹음하는 것을 고려할 수 있다. 녹음된 텍스트는 의사가 눈 훈련이 제대로 이루어졌는지를 확인할 수 있게 한다. 균형 능력을 개선하기 위한 훈련을 가정에서 수행하는 것도 가능하다.

디스플레이 상에서 텍스트의 위치는 텍스트가 여전히 관찰자에 의해 읽힐 수 있는 속도로 유리하게 확률적으로 변할 수 있다. 실제로, 텍스트가 제 1 시기(a first time period) 동안 제 1 위치에, 그 후의 제 2 시기 동안 제 1 위치로부터 떨어져 있는 제 2 위치에, 제 3 시기 동안 제 2 위치와 떨어져 있는 제 3 위치에 나타나는 등, (n 시기의) n 위치와 (n+1 시기의) n+1 위치 간 변위의 방향은 확률적으로 변한다. 그 과정에서, 변위의 거리는 각 경우에 바람직하게는 소정의(predetermined) 범위 내에서 변한다.

텍스트는 각 경우에 1초 미만의 시간(fractions of a second) 동안 고정되는 속도로 적절하게 변한다. 그러나, 정지 시간들은 관찰자가 감각들로 정보를 인지할 수 있을 정도로 충분해야 한다.

정지 시기는 바람직하게는 10 내지 2,000 밀리세컨드 사이, 바람직하게는 80 내지 1,000 밀리세컨드 사이 및 가장 바람직하게는 80 내지 800 밀리세컨드 사이이다.

본 발명에 따른 수단은 컴퓨터에서 재생될 수 있는 포맷(*.mpeg, *.avi, *.wmf, 등)의 비디오 서열로 존재할 수 있다. 이는 비디오 서열이 인터넷을 통해 전자적으로 송신될 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 수단은 데이터 운반체(디스크, CD-ROM, 자기 테이프)에 저장될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 방식으로 사용자에 의해 결정될 수 있는 임의의 원하는 텍스트의 위치를 디스플레이 상에서 확률적으로 변화시키는 단 하나의 프로그램이 이용가능하다는 것도 고려될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 디스플레이 상에 표시될 수 있는 정보, 바람직하게는 텍스트인 정보가 프로그램을 이용하여 그 정보(텍스트)가 여전히 관찰자의 눈에 의해 기록되거나 또는 읽힐 수 잇는 속도로 디스플레이 상에서 확률적으로 변위되는 것을 특징으로 하는 제 1항 내지 제 12항 중 어느 하나의 항에 따른 수단을 생산하는 방법이 청구된다. 사용자가 자신이 눈 훈련을 수행할 때 이용하고자 하는 임의의 원하는 텍스트를 선택할 수 있도록 이 프로그램은 기본적으로 사용자가 이용할 수 있다. 프로그램은 또한 특정 범위 내에서 시계열(in a time sequence)로 및 무작위 변위 거리들로 임의의 원하는 방향들로 정보를 변위하고 생성된 패턴을 데이터 운반체, 예를 들면 비디오 카세트, DVD 또는 그 등가물 상에 이미지들의 서열(비디오 서열)로서 기록하기 위해 사용될 수 있다.

현기증 및/또는 균형감각 이상을 치료하고 및/또는 장년층에서 균형 능력을 개선하기 위한 치료적 방법에서, 적합한 재생 장치 상에서 재생될 수 있고 시각적으로 기록되며 다른 감각들에 의해 기록될 수 있는 정보가 각 경우 1초 미만의 시간들 동안만 정지하는 속도로 디스플레이 상에서 재생되는 동안 확률적으로 변위된다. 그 과정에서, 그러나, 관찰자의 눈이 그 정보를 기록하거나 읽는 것이 여전히 가능해야 한다. 본 방법의 특히 바람직한 변형에 의하면, 복수의 크게 다른 단어들을 포함하는 텍스트가 디스플레이 상에서 확률적으로 이동된다. 이 경우, 환자는 텍스트를 크게 읽으려고 해야 한다. 눈 훈련은 큰소리로 읽는 과정을 통해 환자 자신에 의해 또는 제 3자에 의해 확인될 수 있다. 환자의 목소리를 녹음하여 후속 확인 또는 원격 확인이 가능하게 하는 것도 생각할 수 있다. 표시된 텍스트는 한 행 또는 복수의 행들로 이루어진 텍스트일 수 있다.

시각적 확인 인풋을 통한 방향정위 시스템의 훈련:

눈 운동들은 다수의 자유도들을 갖는 방향정위 시스템의 복합한 구조의 충실한 반영이다. 시스템의 역학은 고유한 기능 규칙(inherent functional order)이 프랙탈 기하학의 방법을 이용하여 잘 표현될 수 있는 "자기-유사적(self-similar)" 또는 "프랙탈(fractal)" 구조를 갖는 비-선형 시스템에 해당한다. 이와 같은 기능 구조는 연령에 따라 필요한 자유도의 놀라운 감소와 함께 변한다. 본 발명에 따르면, 비-선형 눈 운동들을 이용하여 방향정위 시스템에서 "프랙탈" 구조를 재-프로그램하여 눈 훈련을 통해 그 시스템에 "젊은(youthful)" 기능을 회복시키는 것이 제안된다. 시각적 자극은 스크린 상으로 투사되는 비-선형(확률적) 운동 패턴을 갖는 텍스트-이미지를 통해 일어난다. 환자는 눈들이 운동 패턴을 따라가도록 텍스트를 큰 소리로 읽어야 한다. 이 훈련 방법은 또한 안경 착용자들에게도 합당하며 신체의 운동 장치와 완전히 독립적이다. "개념의 입증(Proof of concept)" 연구에서 본 시각적 현기증 요법의 높은 임상적 가치를 입증할 수 있었다. 본 요법의 혁식적인 핵심은 다음을 특징으로 하는 운동 패턴이다:

운동 패턴

서 있을 때의 신체 운동들의 운동 패턴들로부터 "자기 유사도(degree of self-similarity)"(fractility)가 이 패턴들에서 연령의 증가에 따라 감소된다는 것이 발견되었다. 따라서, 균형 시스템에 "자기-유사한" 패턴들을 다시 부여할 것이 제안된다. 운동 패턴은 다음을 특징으로 한다:

이미지/텍스트는 2차원으로 이동한다. 이미지 중심의 이동은 t는 시간인 x(t) 및 y(t) 성분들로 기술된다. 그 출현 후에, 이미지/텍스트의 위치는 △t초(△t는 10 내지 2,000 밀리세컨드, 바람직하게는 80 내지 1,000 밀리세컨드, 가장 바람직하게는 80 내지 800 밀리세컨드 사이임)동안 일정하게 유지된다. 이와 같은 정지기 후에, 이미지의 위치는 새로운 위치로 변위된다. x 방향으로의 변위는 δ_x이고 y 방향으로의 변위는 δ_y이다. △t초 동안 이미지는 다시 이 위치에서 유지되고, 다시 변위되고, 그 과정이 반복된다.

운동 패턴은 운동 성분들 x 및 y의 스펙트럼 S(ω)(푸리에 변환의 절대값의 제곱)로 특징지워지며, ω는 진동수이다. 스펙트럼은 (주파수 량의 절반 이상 동안) 파워 법칙(power law), 즉, S＝cω^-β를 따른다. 여기에서, c는 임의의 원하는 상수이고 0과 4 사이의 실수이다. 이 관계는 또한 x 및 y의 증분들, δ_x(t)=x(t)-x(t-△t) 및 δ_y(t)=y(t)-y(t-△t)에도 적용된다(물론 c 및 β는 상이함). t-△t항은 t 전의 △t초의 순간을 나타내며, 이는 특별하게 선택된 시간 해상도(time resolution) 또는 시스템 업데이트율의 절대값들을 가져온다.

운동 패턴은 또한 함수 F(τ) = {[x (t + τ)- x (t)]²}_t = dτ^2H로 특징지워지며, 상기 함수에서 d는 임의의 상수이고 H는 0과 1사이인 허스트(Hurst) 지수이다. {.}_t는 시간에 대한 평균을 나타낸다. 이 법칙은 τ인 양의 절반 이상(at least over half an order of magnitude in τ)에 대해 존재해야 한다. 동일한 것이 성분 y에 적용된다.

진폭들(δ_x 및 δ_Y 의 평균 및 표준편차) 및 속도(업데이트율 또는 시간 증분 △t)는 가변적이고 개별적으로 조절된다.

문헌에서 δ_x 및 δ_Y는 "상관 잡음(correlated noise)" 또는 "안티-상관 잡음(anti-corrleated noise)" 또는 "프랙탈 잡음" 또는 "프랙탈 브라운 잡음"으로 지칭된다.

구현예

연구에서 사용된 치료법은 10회의 30분 세션들로 구성되었다. 테스트들은 매일 30분의 훈련이 현기증을 겪고 있는 환자들에서의 개선 및 균형 이상을 가진 사람들에서의 훈련 효과를 크게 강화한다는 것을 보여주었다.

첨부된 도면은 치료(훈련) 전 및 후에 이루어진 현기증을 앓고 있는 환자들의 균형 능력의 정량적 측정값들에 관한 것이다.

도 1은 각각 3회씩 반복된 6개의 상이한 테스트들 동안 균형 능력의 비율(rate)이다. 균형 인자(합성함수:composite)는 이 측정값들로부터 산출된다. 이 인자는 균형 능력의 척도이다. 건강한 청년층에서, 이 양은 70을 초과한다. 치료 과정을 통해, 환자들에서 이 값은 크게 개선되었다(약 60으로부터 약 80으로).

도 2는 개별적인 감각 인풋들(sensory inputs)의 상관관계를 보여준다. SOM은 체성감각 인풋이고, VIS는 시각적 인풋이며 VEST는 전정 인풋이다. 값은 0과 100 사이에서 주어지며 색으로 표현된다: 적색=불량, 녹색=정상, 녹색=우수. 양 환자들에서, 치료 전 전정 인풋은 불량이나, 시각적 훈련에 의해서 크게 개선될 수 있을 뿐이다.

본 발명은 적합한 재생 장치 상에서 재생될 수 있고 시각적으로 기록될 수 있으며, 텍스트로서, 예를 들면, 디스플레이에서 재생되면, 그 정보가 여전히 관찰자의 눈에 의해 기록될 수 있으나 1초 미만의 시간들 동안만 정지된 상태로 유지되는 속도로 확률적으로 변위되는 텍스트를 보여주는 비디오 서열의 형태로 존재하는 텍스트와 같은 정보의 형태인 수단에 관한 것이다. 정지의 시간은 각 경우, 유리하 게는 8 내지 150 밀리세컨드, 바람직하게는 80 내지 200 밀리세컨드, 및 가장 바람직하게는 80 내지 150 밀리세컨드 사이이다.

Claims (21)

1. 장년층에서 균형 능력을 개선하고 및/또는 특히 현기증 및/또는 균형감각 이상(balance disturbances)을 치료하는 수단으로서, 상기 수단은 적합한 재생 장치에 의해 재생될 수 있는 정보이고, 상기 정보는 여전히 관찰자의 눈에 의해 등록될 수 있는 속도로 디스플레이 상에서 확률적으로 변위되는 것을 특징으로 하는 수단.
2. 제 1항에 있어서, 상기 정보는 디스플레이 상에서 재생될 때, 상기 정보가 여전히 관찰자의 눈에 의해 등록될 수 있는 속도로 확률적으로 변위되는 것을 특징으로 하는 수단.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 정보는 특정 길이의 텍스트, 특히, 복수의 행(line)들을 갖는 텍스트인 것을 특징으로 하는 수단.
4. 제 3항에 있어서, 상기 디스플레이 상에서 상기 텍스트의 위치는 상기 텍스트가 여전히 관찰자에 의해 읽힐 수 있는 속도로 임의의 원하는 방향으로 변화되는 것을 특징으로 하는 수단.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 디스플레이 상의 정보는 제 1 시기 동안 제 1 위치에, 그 다음의 제 2 시기 동안 제 1 위치로부터 떨 어져 있는 제 2 위치에, 그 다음의 제 3 시기 동안 제 2 위치와 떨어져 있는 제 3 위치에 나타나고, 상기와 같은 운동이 이어지며, (n 시기의) n 위치와 (n+1 시기의) n+1 위치 간 변위의 방향은 무작위로 변화되는 것을 특징으로 하는 수단.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 변위 거리는 소정의(predetermined) 범위 내에서 변화되는 것을 특징으로 하는 수단.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 정보는 각 경우에 1초 미만 내지 최대 2초 동안만 정지 상태인 속도로 변화되는 것을 특징으로 하는 수단.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 정지 상태인 시간은 각 경우에 10과 2,000 밀리세컨드, 바람직하게는 80과 1,000 밀리세컨드, 및 가장 바람직하게는 80과 800 밀리세컨드 사이인 것을 특징으로 하는 수단.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 정보의 운동 패턴은 ω는 진동수인, 운동 성분들 x 및 y의 스펙트럼 S(ω)(푸리에 변환의 절대값의 제곱)로 특징지워지며, 스펙트럼 S(ω)는 c는 임의의 원하는 상수이고 β는 0과 4 사이의 실수인, S＝cω^-β의 형태인 파워 법칙(power law)을 따르는 것을 특징으로 하 는 수단.
10. 제 9항에 있어서, 상기 운동 패턴은 함수 F(τ) = {[x (t + τ)- x (t)]²}_t = dτ^2H이고, 상기에서 d는 임의의 원하는 상수이며 H는 0과 1사이인 허스트(Hurst) 지수인 것을 특징으로 하는 수단.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수단은 상기 정보를 갖는 데이터 운반체의 형태로 존재하고, 상기 정보는 상기 데이터 운반체 상에 저장되고, 적합한 재생 장치상에서 재생될 수 있으며 시각적으로 등록될 수 있는 것을 특징으로 하는 수단.
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 따른 수단이 저장되는 데이터 운반체.
13. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 따른 데이터 운반체의 형태인 수단을 생산하는 방법으로서, 있어서, 디스플레이 상에 표현될 수 있는 정보, 예를 들면 텍스트는 프로그램을 이용하여, 상기 디스플레이 상에 상기 정보가 여전히 관찰자의 눈에 의해 기록될 수 있는 속도로 확률적으로 변위되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 프로그램에 의해 생성되는 상기 운동 패턴은 다른 데이터 운반체, 예를 들면, 비디오 카세트, DVD, 메모리 스틱 또는 그 등가물 상에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 정보는 복수의 단어들로 구성되는 텍스트인 것을 특징으로 하는 방법.
16. 현기증 및/또는 균형감각 이상을 치료하고 및/또는 장년층에서 균형 능력을 개선하는 수단의 생산을 위한 시각적으로 등록될 수 있고 디스플레이 상에 표시될 수 있는 정보의 용도로서, 상기 정보는 디스플레이 상에서 재생시, 상기 정보가 여전히 관찰자의 눈에 의해 등록될 수 있는 속도로 변위되는 것을 특징으로 하는 용도.
17. 현기증 및/또는 균형감각 이상을 치료하고 및/또는 장년층에서 균형 능력을 개선하기 위한 제 1항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 따른 수단의 용도.
18. 현기증 및/또는 균형감각 이상을 치료하고 및/또는 장년층에서 균형 능력을 개선하는 방법으로서, 하기의 단계들을 특징으로 하는 방법:

    a) 디스플레이를 제공하는 단계

    b) 시각적으로 등록될 수 있는 텍스트와 같은 정보를 상기 디스플레이 상에 투사하는 단계 및

    c) 상기 디스플레이 상에서 상기 정보가 여전히 관찰자의 눈에 의해 등록될 수 있는 속도로 상기 정보의 위치를 확률적으로 변화시키는 단계.
19. 제 19항에 있어서, 상기 정보는 단어들, 및/또는 특정 길이의 텍스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 18항 또는 제 19항에 있어서, 상기 환자는 상기 텍스트를 큰소리로 읽어야 하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 20항에 있어서, 상기 텍스트를 읽는 것(spoken text)은 녹음되는 것을 특징으로 하는 방법.

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