서 론
2021년 국내 정신건강실태조사 보고서에 따르면, 불안장애의 하위 범주로써 공황장애의 평생 유병률은 약 0.4%, 1년 유병률은 0.1%로 보고되었다[1]. 이는 2004-2010년까지 인구 10만 명당 약 560건에 불과했던 공황장애 유병률과 비교해 볼 때, 2021년에는 인구 10만 명당 약 7,530명으로 775% 이상 급격히 증가하였다고 볼 수 있다[2]. 공황장애(panic disorder)란 갑작스럽게 발생하는 극도의 불안 증상, 즉 공황발작(panic attack)이 반복적으로 나타나며, 이에 따른 예기불안과 회피행동이 동반되는 만성적인 불안장애이다[3,4]. DSM-V (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fifth Edition) 진단 기준에 따르면, 공황발작은 심계항진, 호흡곤란, 흉통, 현기증 등 자율신경계 및 호흡계와 관련된 증상 중 최소 네 가지 이상의 급성 증상을 동반하며, 환자들은 이를 심각한 생명의 위협으로 인식한다[4]. 발작 시 환자들은 “미칠 것 같다”거나 “죽을 것 같다”는 극도의 공포를 경험하기도 한다[5]. 이러한 증상들은 일상생활의 기능을 현저히 저해하고, 사회적 관계를 제한하며 나아가 삶의 질을 저하시킨다[3,6-8].
공황장애 환자들은 과호흡, 불규칙한 호흡 조절 및 자율신경계의 기능 이상, 그리고 공포와 관련된 뇌의 편도체 부분의 과활성화 등 다양한 원인에 의해 복합적으로 작용한다[7,9,10]. 최근 뇌신경영상 연구에 따르면, 공황장애 환자는 편도체(amygdala), 해마(hippocampus), 전전두엽(prefrontal cortex), 시상(thalamus), 뇌간(brainstem) 등에서 과도한 활성화 또는 기능적 연결의 이상을 보이며, 이는 공황발작의 발생과 관련이 있는 것으로 보고되었다[9]. 이러한 뇌의 비정상적인 과활성뿐 아니라, 호흡 이상 및 자율신경계 기능 이상은 공황장애의 주요 특징 중 하나로 연구되어 왔다[4]. 공황장애 환자의 약 절반 이상에서 과호흡(hyperventilation)과 이에 따른 저탄산증(hypocapnia)이 관찰되며, 이산화탄소의 과도한 배출로 인한 질식감, 어지럼증, 심박수 증가 등 공황 증상과 유사한 생리적 반응이 나타난다[4]. 이러한 호흡과 공황장애의 밀접한 연관성은 두 가지 주요 이론 즉, Ley의 과호흡 이론과 Klein의 질식경보 오류 이론에 의해 설명되어 왔다[11]. Ley의 과호흡 이론은 과호흡으로 인해 혈중 이산화탄소 농도가 급격히 감소하면서 신체적 불쾌감이 유발되고, 이러한 불쾌감이 공황발작을 촉발한다고 설명한다[6,8]. 반면, Klein의 질식경보 오류 이론은 공황장애 환자가 이산화탄소 농도의 미세한 증가에도 과도하게 반응하며, 이로 인해 뇌간의 질식 경보 체계가 잘못 작동하여 공황발작이 유발된다고 주장한다[12,13]. 두 이론을 정리해보면, 비정상적인 과호흡으로 인한 이산화탄소의 과다 배출과 이에 따른 생리적 반응 그리고 뇌간의 질식 경보 체계의 오작동이 결국 공황발작을 일으킨다고 볼 수 있다.
비정상적인 과호흡을 조절할 수 있는 호흡훈련(breathing training)은 공황장애를 치료하기 위한 방법 중 하나로 사용되고 있다[6-8,10,12-16]. 특히 Capnometry-Guided Respiratory Intervention (CGRI), HRV (heart rate variability) Biofeedback, 느린 호흡(slow-paced breathing) 등은 환자가 자신의 호흡 패턴과 생리 상태를 실시간으로 인식하고 조절함으로써 자율신경계의 균형을 회복하고 증상을 완화하는데 기여하는 것으로 보고되고 있다[11,17]. 이러한 결과는 호흡훈련이 과호흡과 관련된 비정상적인 호흡 패턴을 간단한 교육을 통해 스스로 교정할 수 있으며, 기존의 인지행동치료에 비해 비용이 저렴하고 비교적 짧은 훈련으로도 치료 효과를 보인다는 점에서 중요한 의미를 갖는다 [7]. 대표적으로 CGRI는 실시간 CO2 수치와 호흡률을 피드백하는 중재 방식으로 4주간의 훈련을 통해 호흡의 안정성과 공황 증상의 현저한 감소를 유도하였다[12]. 환자들은 낮은 pCO2 수치를 점차 정상범위로 회복시켰고, 이와 함께 공황빈도, 불안 인식, 자율신경 지표 등에서도 긍정적인 변화가 확인되었다[12]. 최근 Cuyler et al. [18]의 연구에서는 1,500명에게 CGRI를 적용하였고, 약 65%의 환자에서 공황장애 증상이 40% 이상 감소하였으며, 높은 치료 순응도(75%)와 낮은 이탈률(10%)을 보고하였다. 이처럼 공황장애 환자들에게 호흡훈련을 적용한 몇몇 연구를 토대로 그 효과성을 짐작할 수 있지만, 연구 대상, 연구 방법 및 연구 기간의 차이로 인해 그 효과성에 대한 정확한 결론에 도달하기 어려웠다. 일부 연구에서는 호흡훈련이 이산화탄소 농도를 정상화하고, 공황 증상을 유의미하게 감소시키는 데 효과적이라고 보고한 반면, 다른 연구들은 생리적 지표와 심리적 지표 간 상관성이 낮거나 치료 효과가 제한적인 결과를 제시하기도 하였다[4,19].
따라서 본 메타분석 연구에서는 기존 연구들을 통합하여 호흡훈련의 전반적인 효과성과 이에 따른 결과 변인들의 변화를 확인하고자 한다. 특히 공황장애 환자에 대한 호흡훈련의 효과성을 신체적, 심리적 요인으로 구분하여 세분화하고자 한다. 이를 통해 공황장애 환자의 증상 개선을 위한 보다 효과적이고 실용적인 방법을 제안하고, 향후 연구 및 임상 적용을 위한 실질적인 방향성을 제시하고자 한다.
연구 방법
1. 문헌검색 및 수집
본 메타분석 연구는 프리즈마(Preferred Reporting Items for the Systematic Reviews and Meta-analysis, PRISMA)에 따른 체계적인 분석을 실시하였다[20]. 문헌 검색을 위해 PubMed와 Web of Science 두 개의 데이터 베이스를 이용하여 2023년 11월 1일부터 12월 10일까지 검색 기간을 설정하였으며, 주제와 연관된 논문들을 검색하였다. 체계적 분석을 위해 불리언 논리(Boolean logic)를 활용하여 검색에 사용될 키워드를 설정하였다: (respiratory muscle training OR inspiratory muscle training OR breathing training OR Breathing exercise OR diaphragmatic exercise) AND (panic disorder OR panic attack OR panic). 문헌 선택에 있어 PICOS (population, intervention, comparison, outcome, study design) 기준에 따라 포함(inclusion criteria) 조건을 충족하는 연구로 제한하였다: 1) 실험군(population)이 공황장애 진단을 받은 성인 참여자를 포함한 연구, 2) 호흡훈련(respiratory training or exercises provided as interventions)을 제공한 논문, 3) 호흡훈련을 받지 않는 환자 또는 건강한 성인이 대조군(comparison)으로 포함된 논문, 4) 심리적(e.g., 불안 민감성 척도, 공황장애 심각척도, etc.) 및 신체적(e.g., 호흡률, 이산화탄소분압, etc.) 결과변인(outcome)을 포함한 논문, 5) 실험설계(study design)가 무작위 대조 실험(randomized controlled design)을 포함하며 교차설계 또는 병렬 설계를 적용한 논문을 포함기준으로 설정하였다. 추가적으로 제외 기준으로써(exclusion criteria), 효과크기 계산에 적합하지 않은 불충분한 데이터를 보고하거나 문헌분석(review study), 동물(animal study) 및 사례 연구(case study)인 논문들을 제외하였다. 데이터 추출 및 선택 과정에 있어 검색된 문헌들을 중복 제거 후, 독립된 두 명의 연구자(JH & HL)가 각각 문헌 선별 및 결과변인 데이터 추출을 진행하였으며, 의견 불일치 시 제3의 연구자(NK)가 중재를 해주었다. 포함된 논문에서 저자명, 출판 년도, 피험자 특성, 호흡훈련 중재, 측정된 결과변인 및 메타분석을 위한 통계값(i.e., mean, standard deviation, and sample size)을 추출하였다.
2. 신체적 및 심리적 변인
본 메타연구를 통해 호흡훈련 후 공황장애 환자들에게 신체적 및 심리적 지표에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 이를 위해 개별 연구에서 보고된 신체적 변인 및 심리적 변화를 나타내는 지표를 포함하였다. 호흡훈련을 통해 변화되는 신체적 변인으로써 이산화탄소분압(partial carbon dioxide, pCO2) 및 호흡률(number of breath per minute, RR)이 있으며, 심리적 지표의 경우 공황장애 심각 척도(panic disorder severity scale, PDSS) 및 불안 민감성 척도(anxiety severity index, ASI)로 구분 지었다. 이에 따라 데이터 수집 및 메타분석을 진행하였다.
3. 메타분석 방법 및 절차
본 메타분석의 모든 통계적 분석은 Comprehensive Meta-Analysis (version 4.0, Englewood, NJ, USA)를 이용하여 실시하였다. 호흡훈련에 따른 신체 및 심리적 지표의 변화 결과는 표준화된 평균차이(standardized mean difference, SMD)를 사용하여 제시하였다. 본 연구의 효과크기가 양(positive)의 방향일 때 호흡훈련을 한 집단이 대조군 집단보다 신체 및 심리적 지표가 개선되는 것을 의미하며, 음(negative)의 방향일 때 호흡훈련을 한 집단이 대조군 집단보다 신체 및 심리적 지표가 악화됨을 의미한다. 포함된 연구들 간 실험 조건과 참여자 특성을 고려해 볼 때 발생할 수 있는 이질성으로 일관된 효과크기가 존재하지 않는다는 가정 하 모든 메타분석에 Random effects model을 사용하였다[21]. 이는 포함된 연구 간 효과크기의 분산을 하나의 공통된 추정치로 보정하는 메타분석 통계방법으로 연구 간 이질성이 발생할 수 있는 상황에서 보수적인 효과크기 추정이 가능하다. 개별 연구들 간 존재할 수 있는 잠정적 이질성 제시를 위해 Q-statistics 및 이질성 분산 비율을 나타내는 Higgins and Green's I2 지수를 사용하였다[22]. I2 지수는 전체효과크기(overall effect size)를 기준으로 개별 연구들의 떨어진 거리를 고려해 볼 때 나타나는 백분율로 보고되며, 낮은 이질성은 25% 미만, 중간이질성은 25-75% 사이, 높은 이질성은 Higgins and Green's I2 지수가 75%를 초과할 경우로 분류하였다[23]. 추가적으로 선정된 개별 연구들 간 출판 편향성을 제시하기 위해 Egger's regression 검사를 실시하였으며, β0가 0.05보다 작을 경우 유의한 수준의 출판편향성이 존재한다고 판단하였다[24].
추가적으로 본 연구는 선별된 개별 논문의 질을 평가하기 위해 Cochrane risk-of-bias assessment tool version 2.0을 사용하였다[25]. Cochrane risk-of-bias assessment tool의 평가 영역은 5개로 구분된다. (1) 무작위화 과정에서 발생할 수 있는 편향(potential bias from randomization process), (2) 의도한 중재로부터의 이탈로 인한 편향(potential bias from missing outcome data), (3) 누락된 자료 및 데이터에 의한 결과 편향(potential bias from missing outcome data), (4) 측정에서 발생할 수 있는 편향(potential bias from measurement of the outcome), (5) 연구결과 보고 선택에 있어 발생할 수 있는 편향(potential bias from the selection of reported result). 위 5개의 평가 영역을 통해 개별 논문의 전반적인 편향 위험도를 판단하였으며, 모든 영역에서 낮은 수준의 편향 위험도(low risk of bias) 또는 하나 이하의 영역에서 중간 수준의 편향 위험도 (some concerns)가 보고될 경우 전반적 판단 기준을 낮음으로 평가하였다. 추가적으로 5개의 편향 위험도 영역 중 2개에 영역에서 중간 수준의 편향 위험도가 보고될 경우 전반적 판단 기준을 중간으로 평가하였다. 3개 이상의 영역에서 중간 수준의 편향 위험도 또는 1개의 영역 이상에서 높은 편향 위험도(high risk of bias)가 보고될 경우 전반적 판단 기준을 높음으로 설정하였다.
연구 결과
1. 문헌고찰 및 선정 절차
PubMed 및 Web of Science를 통해 수집된 총 265편의 논문 중 43편의 중복으로 검색된 논문, 27편의 문헌분석연구, 3편의 동물실험연구, 6편의 사례연구를 제외하였으며, 남은 186편의 논문 중 호흡훈련 중재를 제공하지 않은 65편의 논문, 공황장애 피험자를 포함하지 않는 79편의 논문, 효과크기 계산에 불충분한 결과를 제시한 18편의 논문, 무작위배정을 거치지 않는 15편의 논문을 제외하였다. 따라서 최종적으로 포함 기준을 충족하는 9편의 논문이 본 메타분석 연구에 사용되었다[6-8,10,12-16]. 논문 수집의 전체적인 과정은 PRISMA flow chart를 통해 확인할 수 있다(Fig. 1).
2. 연구 대상자 특성
본 메타분석에 포함된 9편의 개별 연구들에는 279명의 공황장애 환자(Age: mean±SD=37.9±4.6 years; female proportion to total participants: mean±SD=65.9%±9.8)들이 포함되었다. 9편의 개별 연구들 중 8편의 개별 연구에서 220명의 환자들은 DSM-IV를 통한 공황장애 진단을 받았으며, 1편의 연구에서는 59명의 환자들이 Clinician Global Impression-Severity Scale (panic disorder severity scale)을 통해 공황장애 진단을 받았다. 호흡훈련 전 공황장애 환자들의 증상 정도는 PDSS 를 통해 제시되었다. 포함된 2편의 개별 연구에서 1.80-2.14 PDSS 범위를 이루었으며, 5편의 개별 연구에서 12.67-21.50 PDSS 범위가 보고되었다. 추가적으로 호흡훈련 전 7편의 개별 연구에서 환자들의 이산화 탄소 수준(pre-pCO2 level) 30.29-38.3에 해당하는 범위를 확인하였으며, 6편의 개별 연구에서는 11.07-15.57 범위에 해당하는 분당 호흡 횟수(breathing rate per minute)가 보고되었다. 포함된 연구에 참여한 대상자의 특성은 Table 1과 같다.
Table 1.
Participant characteristics
3. 호흡 훈련
본 메타분석에 포함된 7편의 개별 연구들은 바이오피드백을 활용 및 개별적으로 집에서 캡노메트리 보조 호흡 운동(capnometry-assissted breathing exercise)을 통한 호흡훈련 방법을 사용하였다[6-8,10,12-15]. 호흡훈련은 4가지 요소로 이루어져 있다: (1) 환자들은 과호흡으로 인한 저탄산증(hypocapnia)이 공황증상을 악화시키는 점을 인지, (2) 호흡패턴에 이상이 있는 환자들에게 주의, (3) 캡노미터(capnometer) 피드백을 통해 호기말 이산화탄소 농도(end-tidal pCO2)를 조절하는 호흡방법을 환자들에게 교육, (4) 이산화탄소와 호흡률 조절 방법 및 호흡훈련 세션 간 사이 수행할 운동방법의 형태로 호흡훈련이 제공되었다. 또한, 훈련 세션 간 사이 휴대용 캡노미터를 사용한 하루 2회, 각 17분에 해당하는 훈련이 제공되었다. 캡노메트리 보조를 통한 호흡훈련은 다음과 같은 단계로 구성이 되어있다: (1) 기본 단계(baseline stage): 환자가 조용하고 편한 상태로 눈을 감은 상태, (2) 페이싱 단계(pacing stage): 환자가 설정된 속도를 지닌 소리에 맞춰 호흡을 진행하여 본인의 이산화탄소 수준과 호흡률을 직접 확인하는 단계, (3) 전환 단계(transition stage): 5분간 청각 피드백 없이 이산화탄소 수준 및 호흡률 피드백만 이용한 호흡패턴을 유지하는 단계. 호흡훈련중재 정보는 Table 2에 제시되어 있으며, 호흡훈련을 통해 환자들이 도달할 목표 호흡 범위는 다음과 같다: (1) 이산화탄소 수준(pCO2 level): 30-43 mmHg, (2) 호흡률(RR): 분당 6-13회, (3) 세션시간: 17분.
Table 2.
Breathing training protocol
포함된 하나의 개별 연구에서 피험자들이 주 4회 치료사에게 방문하여 호흡훈련의 진행상황을 점검, 질문 및 우려사항을 공유하는 시간을 가졌으며 그 외에는 어떠한 추가적인 치료활동이 제공되지 않았다[13]. 또 다른 하나의 개별 연구에서는 캡노메트리 보조 호흡 운동의 제공 없이 바이오 피드백 호흡훈련을 진행하였으며, 주 3회 실생활에서 발생할 수 있는 상황 노출 훈련(in-vivo exposure)을 같이 진행하였다[16]. 상황 노출은 피험자의 공포 및 회피 계층 구조(fear and avoidance hierarchy)에 기반하여 설정이 되었으며, 운전, 대중교통, 영화관, 밀폐된 공간, 고층건물, 다리 및 사람이 많은 장소 등이 포함되었다. 피험자들이 통제가 가능할 수 있다고 느끼는 가장 높은 수준의 상황을 선택하도록 권장이 되었으며, 치료사는 피험자에게 상황 노출을 소개한 후 일정시간 뒤 합의된 장소에서 다시 만나도록 하였다. 피험자들은 주어진 상황이 더 이상 심각한 위협으로 느껴지지 않도록 자리에 머무르도록 지시를 받았으며 최소 30분 이상의 상황 노출을 권장 받았다[16].
4. 신체적 및 심리적 측정 변인 특성
신체적 측정 변인으로써 pCO2는 이산화 탄소의 분압을 의미하며, 공황장애 환자의 경우 안정 시 pCO2 수준이 건강한 대조군에 비해 낮게 나타날 수 있다[8,13,26]. 또한 공황장애 환자들은 호기말 pCO2 수준이 낮게 나타나며, 35 mmHg 미만일 경우 저탄산혈증(low carbonic acid) 상태로 간주된다[26,27]. 과호흡에 의한 pCO2 감소는 뇌혈류 감소로 이어지며, 어지럼증 및 혼란이 발생할 수 있다. 이러한 증상은 불안수준을 더욱 강화시킬 수 있는 원인이 될 수 있으며, 가슴의 답답함, 통증 및 숨이 차는 상태가 동반될 수 있다[28]. 따라서, 공황장애 환자들의 호흡상태를 확인할 수 있는 호기말 pCO2는 진단적 지표로써 활용이 가능하다[7,29]. 공황장애 메타분석에 포함된 9편의 개별 연구 중 8편의 연구에서 호흡훈련 후 pCO2 수준의 변화를 보고하였다. 이는 일반적으로 공황 장애 환자의 호흡률이 증가하면서 체내 이산화탄소 농도가 감소하는 경향을 보인다. 추가적인 신체적 변인으로는 RR이 있으며, 불안정하거나 불규칙한 호흡패턴은 공황장애를 유발하거나 악화시킬 수 있다. 또한, 포함된 2편의 개별 연구에서는 분당 9회로 규칙적인 호흡 상태에 도달했을 때 불안수준이 낮아지고 안정된 상태에 도달된다고 보고하였다[8,14]. 또한 총 9편의 논문 중 8편의 논문에서 호흡훈련을 통한 목표 분당 호흡 횟수를 제시하였다(Table 3) [6-8,10,12-15]. 이 중 2편의 논문에서는 분당 9회의 호흡 횟수를 설정하였으며[8,14], 6편의 논문에서는 초기 호흡 횟수를 분당 13회를 설정 후, 주당 2-3회씩 점진적인 감소를 목표로 분당 9회의 규칙적인 호흡 상태에 도달하도록 적용하였다[6,7,10,12,13,15].
Table 3.
Physiological and psychological respiratory variables
공황장애 환자들은 임상의가 공황장애의 중증도를 측정하는 척도인 PDSS로 평가된다. PDSS는 (1) 공황 발작의 빈도, (2) 예기불안수준, (3) 광범위한 회피행동, (4) 공황발작에 대한 공포, (5) 공황발작의 신체적, 인지적 증상의 심각도, (6) 일상기능의 손상정도, 및 (7) 사회적 기능의 손상정도를 평가하는 총 7개의 항목으로 이루어져 있으며, 각 항목당 0-4점 사이의 척도로 평가가 되며, 점수가 높을수록 공황장애 중증도의 심함을 나타낸다[30]. 또한 공황장애 평가의 심리적 지표로써 ASI가 보조 결과 변인으로 보고되었다. ASI의 경우 점수가 높을수록 불안 민감성이 높은 것으로 평가하며, 불안증상 자체에 대한 두려움의 정도를 측정하는 총 16문항으로 구성된 자기보고식(self-report) 설문 도구로 이루어져 있다[31].
5. 논문 질 평가 결과
본 메타분석에 포함된 11편의 논문의 질 평가를 위해 5개의 영역에 걸친 Cochrane risk-of-bias tool을 이용하여 편향 위험도를 검사하였다(Fig. 2). 5개의 영역에 걸친 포함된 11편의 논문들의 전반적인 편향 위험도는 대체로 낮은 편향 위험도를 나타내었으며, 각 영역별 평가 위험도는 다음과 같다. (1) 무작위화 과정에서 발생할 수 있는 편향 위험 평가 영역에서 10편의 포함된 논문이 낮은 편향 위험도를 보였으며, 1편의 논문이 중간 편향 위험도를 나타내었다. (2) 의도한 중재로부터의 이탈로 인한 편향 위험 평가 영역에서 11편의 포함된 모든 논문이 낮은 편향 위험도를 확인하였다. (3) 누락된 자료 및 데이터에 의한 결과 편향 영역에서 11편의 포함된 모든 논문이 낮은 편향 위험도를 보여주었다. (4) 측정에서 발생할 수 있는 편향 위험도 영역에서는 1편의 포함된 논문이 낮은 편향 위험도를 보여주었으며, 나머지 10편의 논문에서 중간 편향 위험도를 나타내었다. 마지막으로 (5) 연구결과 보고 선택에 있어 발생할 수 있는 편향 위험도의 경우, 모든 논문 11편에서 낮은 편향위험도를 나타내었다.
6. 메타분석 결과
1) 신체적 측정 변인: pCO2 and RR
호흡훈련을 통해 변화된 신체적 측정 변인인 pCO2의 랜덤효과모델(random-effect model) 메타분석 결과는 다음과 같다: 6편의 논문에서 11개의 pCO2 비교로부터 나온 효과크기 및 표준오차는 SMD=0.338; SE=0.137로 유의하게 나타났으며(p <.013), 0.070에서 0.607 사이의 95% 신뢰구간과 2.473의 Z값을 확인하였다(Fig. 2). 이는 전체효과크기(i.e., 빨간색 다이아몬드)가 0보다 큰 점을 고려해 볼 때 호흡훈련이 pCO2를 감소시키는데 효과적임을 확인하였다. pCO2에 변화에 따른 이질성 검사 결과 I2 =70.7%가 나타났으며, 이는 연구들 간 높은 수준의 이질성을 의미한다. 출판 편향성 검사의 경우, Egger's regression intercept의 p-value가 .96이 나타났으며 이는 출판편향성이 존재하지 않음을 의미한다(Egger's β0 =-0.10 with p =.96).
두 번째 신체적 변인인 RR의 분석결과는 다음과 같다: 4편의 논문에서 4개의 RR 비교로부터 나온 효과크기 및 표준오차는 SMD=0.342; SE=0.144로 유의하게 나타났으며(p <.018), 0.059에서 0.624의 95% 신뢰구간 및 2.372의 Z값을 확인하였다(Fig. 2). 이는 전체효과크기가 0보다 큰 점을 고려해 볼 때 호흡훈련이 RR을 감소시키는데 효과적임을 알 수가 있다. RR의 변화에 따른 이질성 검사결과 I2 =38.1%가 나타났으며, 이는 연구들 간 중간 수준의 이질성을 의미한다. 출판 편향성 검사의 경우, Egger's regression intercept의 p-value가 .99가 나타났으며 이는 출판편향성이 존재하지 않음을 의미한다(Egger's β0 =-0.03 with p =.99).
2) 심리적 측정 변인: PDSS and ASI
호흡훈련을 통해 변화된 심리적 측정 변인인 PDSS와 관련된 논문은 총 6편이며 6개의 PDSS 비교에서 효과크기 및 표준오차는 SMD=1.250; SE=0.347로 유의하게 나타났으며(p <.001), 0.570에서 1.930 사이에 해당하는 95% 신뢰구간 및 3.604의 Z값을 확인하였다(Fig. 3). 이는 전체효과크기가 0보다 큰 점을 볼 때 호흡훈련이 PDSS를 감소시키는데 효과적으로 나타났다. PDSS 변화에 따른 이질성 검사 결과 I2 = 83.8%가 나타났으며, 이는 연구들 간 높은 수준의 이질성을 의미한다. 출판 편향성 검사의 경우, Egger's regression intercept의 p-value가 .61이 나타났으며 이는 출판편향성이 존재하지 않음을 의미한다(Egger's β0 = 1.56 with p =.61).
Fig. 3.
Fig. 3.Meta-analytic findings. (A) Forest plot for pCO2 and (B) RR after respiratory training. CI, confidence intervals; Hyper, hyperventilation; Hypo, hypoventilation; LL, lower limit; pCO2, partial carbon dioxide; SMD, standardized mean difference; UL, upper limit. Red diamond indicates overall effect size. More positive values indicate increase of pCO2 and decrease of RR after respiratory training.
두 번째 심리적 측정 변인인 ASI의 random-model 메타분석 결과는 다음과 같다: 3편의 포함된 논문에서 4개의 PDSS 비교에서 나타난 효과크기 및 표준오차는 SMD=3.822; SE=1.430로 유의하게 나타났으며(p <.008), 1.019에서 6.625 사이에 해당하는 95% 신뢰구간 및 2.672의 Z값을 확인하였다(Fig. 4). 이는 전체효과크기가 0보다 큰 점을 고려해 볼 때 호흡훈련이 ASI를 감소시키는데 긍정적인 효과를 미쳤음을 알 수 있다. ASI 변화에 따른 이질성 검사결과 I2 =95.6%가 나타났으며, 이는 연구들 간 높은 수준의 이질성을 의미한다. 출판 편향성 검사의 경우, Egger's regression intercept의 p-value가 .37이 나타났으며 이는 출판편향성이 존재하지 않음을 의미한다(Egger's β0 =8.43 with p =.37).
Fig. 4.
Fig. 4.Meta-analytic findings. (A) Forest plot for PDSS and (B) ASI after respiratory training. CI, confidence intervals; LL, lower limit; SMD, standardized mean difference; UL, upper limit. Red diamond indicates overall effect size. More positive values indicate reduction of PDSS and ASI after respiratory training.
논 의
본 연구는 체계적 문헌고찰 및 메타분석을 통해 공황장애 환자를 대상으로 시행된 호흡훈련이 생리적 변인(pCO2, RR) 및 심리적 변인(PDSS, ASI)에 미치는 영향을 평가하였다. 최종적으로 주제 및 선정 기준과 일치한 연구 9편을 최종 분석 대상으로 확정하였다[6-8,10,12-16]. 메타분석 결과, 호흡훈련은 생리적 및 심리적 변인에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 확인되었다.
효과크기(SMD)를 통해 호흡훈련의 효과성을 변인별로 살펴본 결과, 생리적 변인인 pCO2 (SMD=0.338)는 유의미한 증가 효과를 확인할 수 있었다. 다수의 연구에서 공황장애 환자들은 안정 시 일반인에 비해 낮은 pCO2 수치를 보였으며, 특히 말단호기의 pCO2 수치가 낮게 나타났다[4,7,8]. pCO2가 35 mmHg 이하로 떨어진 상태를 저탄산증(hypocapnia)이라고 하며, 이는 혈액의 pH감소 및 혈관수축을 동반함으로써 어지럼증, 흉부 압박감, 호흡곤란, 말초 감각 이상 등 공황장애와 유사한 신체 증상을 촉발한다[4,7,8]. 공황장애 환자들은 공황 발작이 없을 때에도 과호흡 및 호흡 불안정성이 자주 관찰되며, 자발적인 과호흡 이후에도 pCO2 회복이 지연되는 생리적 특징을 보였다[4]. 이러한 과호흡은 pCO2를 저하시키고, 공황 증상과 유사한 신체 증상을 유발할 수 있다[7]. 또한 호흡훈련 방법 중 낮은 pCO2 (30 mmHg) 수준을 유지한 환자들(lowering pCO2 group)의 경우, 호흡훈련 후 오히려 pCO2 수준이 낮아졌으며 유의미한 효과를 보이지 못했다[8]. 이처럼 비정상적인 과호흡으로 인한 저탄산증은 공황발작 증상을 유도하며, 나아가 공황을 촉진할 수 있기 때문에 호흡훈련을 통한 pCO2 농도를 높여 정상범주(i.e., 35-45 mmHg)를 유지하는 방법이 공황 증상 완화에 기여할 수 있음을 시사한다[7,8,10,12].
또 다른 생리적 변인인 RR은 메타분석 결과 효과크기 SMD=0.342로 확인되었으며, 유의미한 감소 경향을 나타냈다. 공황장애 환자는 안정 시 일반인에 비해 호흡 횟수가 높고, 호흡 변동성과 한숨 빈도가 증가하여 불안정한 호흡 패턴을 보이는 것이 특징이다[4,8]. 대부분의 연구에서는 호흡훈련을 통해 분당 호흡 횟수를 점진적으로 감소시키는 방법(e. g., 13->11->9->6회/분)을 사용하였으며[6,7,10,12,13,15], 일부 연구에서는 분당 9회의 규칙적인 호흡이 불안수준을 낮추고, 안정된 생리적 상태에 도달할 수 있다고 보고하였다[8,14]. 이러한 결과는 호흡훈련을 통해 호흡 횟수를 점진적으로 낮추고, 분당 9회의 일정한 호흡 횟수를 유지하는 것이 공황 증상 완화에 도움이 될 수 있음을 시사한다. 다만, 느린 호흡이 오히려 보상성 깊은 호흡을 유도함으로써 과환기(hyperventilation) 위험을 증가시킬 수 있다는 Meuret et al. [12]의 연구 결과를 고려할 때, 훈련 과정에서 호흡 조절에 대한 세심한 주의가 필요함이 제안될 수 있다.
심리적 변인인 PDSS는 메타분석 결과 SMD=1.250으로 확인되었으며, 호흡훈련 효과의 심리적 지표로써 유의미한 감소 경향을 보였다. 이는 호흡훈련이 공황장애의 심각도를 유의미하게 감소시킴으로써 공황 증상을 완화시키는데 효과적임을 시사한다. 특히 캡노메트리 호흡훈련을 적용한 일부 연구에서는 생리적 변인인 pCO2 회복 및 호흡 패턴의 안정화와 함께 PDSS 점수가 임상적으로 의미 있는 수준으로 감소한 것으로 보고되었다[7,10,13]. 공황장애 심각도 척도는 공황발작의 빈도, 예기불안, 회피 행동, 공황발작에 대한 공포 등 총 7개 항목으로 구성되어 있으며, 환자의 증상 전반에 대한 임상적 중증도를 정량적으로 평가할 수 있는 표준화된 지표이다[7,13]. 따라서 어떠한 변인보다도 호흡훈련의 효과를 나타낼 수 있는 핵심 지표라 사료된다.
또 다른 심리적 변인인 ASI는 공황장애 평가의 심리적 보조 변인으로써 불안증상에 대한 두려움 정도를 나타내는 지표이다. 메타분석 결과 SMD=3.822로 유의미한 긍정적 개선 효과크기를 고려할 때, 호흡훈련이 공황발작 및 공황장애에 대한 불안과 두려움을 낮추는데 효과적임을 시사한다. Meuret et al. [26]은 공황장애 환자 35명을 대상으로 4주간의 호흡훈련을 실시한 연구에서 호기말 pCO2의 증가가 ASI의 감소를 부분적으로 매개함을 확인하였다. 즉, pCO2의 증가는 공황장애와 유사한 신체 증상을 보이는 저탄산증 상태(어지럼증, 호흡곤란 등)를 완화시킴으로써 생리적 안정상태를 가져오고, 이러한 생리적 안정감은 불안에 대한 민감도를 낮추는 것이다. 이를 통해 생리적 변인인 pCO2와 심리적 변인인 ASI의 개선이 서로 밀접하게 연관되어 있음을 보여준다.
본 연구를 종합해 보았을 때, 캡노메트리 호흡훈련은 공황발작 및 공황장애 환자들에게 생리적·심리적 효과성과 실용성을 모두 갖춘 방법이라 사료된다. 특히 생리적 지표인 pCO2의 유의미한 증가는 저탄산증 상태에서 유발되는 어지럼증, 흉부 압박감, 호흡곤란 등 공황발작과 유사한 신체 증상의 빈도를 낮춤으로써 임상적으로는 공황발작 발생률 감소에 기여할 수 있다[7]. 또한 PDSS 점수의 유의미한 감소는 공황장애 심각도가 감소하였음을 보여주는 지표로 이는 호흡훈련이 공황장애 증상 관리에 효과적임을 뒷받침한다[13]. 따라서 생리적 지표인 pCO2와 심리적 지표인 PDSS는 호흡훈련의 실효성을 나타낼 수 있는 대표적인 변인으로 추후 공황장애 환자들을 대상으로 한 호흡훈련 연구에서 주의 깊게 살펴봐야 할 변인이라 사료된다.
일반적으로 공황장애의 표준 치료 방법으로는 약물치료와 인지행동치료(Cognitive Behavioral Therapy, CBT)가 사용된다(APA, 2020). 약물치료의 경우에는 내성, 부작용 및 약물 중단 시 재발 문제가 있으며, 인지행동치료는 비약물치료로써 상대적으로 안전하지만, 치료자 의존성과 고비용, 완치율이 낮고, 많은 환자가 치료를 지속하지 못하고 중단하는 등 몇 가지 한계점을 지니고 있다[6,32-34]. 이러한 한계점에 대한 대안으로써 호흡훈련은 심리·생리적 지표의 개선이 가능하며, 저비용으로 치료자 개입이 없어도 자가 훈련을 통해 증상 개선이 가능하다는 점에서 환자의 치료 지속가능성을 높이는 방법이라 할 수 있다[6,10,26]. 하지만, 호흡훈련을 적용한 연구가 부족하여 메타분석에 포함된 일부 문헌은 Meuret 등의 동일 저자의 논문인 것과 대부분 연구의 표본이 작고, 호흡훈련 프로토콜 등에서 차이를 보이고 있다[6,8]. 또한 대부분의 연구가 4-8주 단기 중재 후 효과를 평가하고 있어 호흡훈련의 효과를 일반화하여 제안하는 것에 대한 제한점이 있으며, 호흡훈련 효과의 지속 여부도 알 수 없었다[6,13]. 하지만, Tolin et al. [13]의 연구에서는 다기관 연구를 통해 62명의 대상자를 대상으로 4주간의 호흡 중재 후, 2개월 및 12개월 추적 평가를 실시하였고, 약 50%의 대상자가 12개월 후 측정을 하였고, pCO2 수준이 증가하였음을 보고하였다[13]. 하지만, 다기관 연구로 진행됨으로써 호흡훈련 프로토콜이 표준화되지 못하였음을 연구 제한점으로 제시하였다[13]. 이를 참고하여 대규모 대상자의 모집을 통해 장기간의 호흡훈련을 통한 치료 효과의 유지 가능성 및 재발 여부 부분에 있어서 신뢰할 만한 연구가 필요할 것이라 사료된다. 무엇보다 Tolin et al. (2017)의 연구에서 제한점으로 언급한 “표준화된 호흡훈련 프로토콜”이 개발되어야 할 것이다[6,13]. 국민건강보험공단 통계자료(2017-2021년 기준)에 따르면, 최근 5년간 국내 공황장애 유병률은 44.5% 증가하였으며, 점차 사회적 문제로 확장되고 있음을 보고하였다[35]. 대한불안의학회는 한국형 공황장애 치료지침을 발표하여 약물치료 및 CBT 병행의 중요성을 강조하였지만, 실제로는 호흡훈련과 같은 생리적·심리적 중재에 대한 연구가 부족한 실정이다[36]. 따라서 다양한 후속 연구의 필요성과 함께 국내의 공황장애 및 공황발작 환자들에게 맞는 표준화된 호흡훈련 프로토콜을 개발하여 캡노메트리 호흡훈련을 적용한 대규모 장기간의 연구가 필요하다고 판단된다.
결 론
본 메타분석 연구의 결과, 공황장애 환자들은 일반인에 비해 낮은 pCO2, 불규칙한 호흡패턴을 가지며, 공황발작에 대한 예기불안 및 공포 등 생리·심리적으로 불안정한 상태에 놓여있다. 호흡훈련은 생리적 변인의 개선과 심리적 변인의 개선을 동시에 얻을 수 있는 비약물적 치료 방법이며, 기존의 공황장애 치료법인 약물치료 및 CBT의 단점을 보완한 대안책으로써 치료자의 개입 없이 언제 어디서든 자발적인 수행이 가능하다. 따라서 다양한 후속 연구와 함께 표준화된 호흡훈련 프로토콜 개발 연구가 선행되어야 할 것이며, 국내의 다기관 협력 연구로 장기간에 걸친 호흡훈련의 임상적 효과를 검증하는 연구 또한 수행되어야 할 것이다.
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