Ⅰ. INTRODUCTION
일반적으로 전문가란 본인의 전공분야에서 일관성 있게 남다른 능력을 발휘하는 사람으로 정의되어 오고 있다1). 전문성이란 특정 영역에서 지식과 기술을 가지고 높은 수준의 수행을 나타내는 행 동이나 잠재력이며, 이러한 전문성을 보유한 사람을 전문가라고 정의한다2). 지금까지 의료인이자 구강보건의료인력으로서 치과의 사는 복잡한 문제를 해결하고 과학기술을 발전시켜 나가는 전문인 으로서 인식되어 왔다. 치과의사의 전문성은 특성상 대학 입시 단 계에서 우수한 학생들의 입학, 체계화 된 정규교육의 긴 훈련기간, 전문적 지식으로 인해 타 집단의 통제와 규제의 어려움, 공공의료 인으로서의 사명감, 의료인으로서의 윤리의식, 그로 인한 사회경 제적 지위 획득 등을 통해 그 정당성을 확보해 왔다고 볼 수 있다. 또한, 한국보건의료인국가시험원에서 시행하는 시험을 통해 법적 인 치과의사의 면허를 확보함으로 더욱 확고해진 인식이라고 할 수 있다. 전문가의 특성에 대해서 연구한 논문들을 보면, 단순한 정보 기억 및 회상의 능력이 뛰어나서가 아니라, 전문가 양성을 의도한 체계적인 교육 프로그램을 통해 직무에서 전문적인 문제인 지, 문제 해결을 위한 절차 및 목표달성에서 일반인들과는 큰 차이 를 나타내는 집단이라는 것을 확인할 수 있다2).
이러한 전문성에 대하여 문제인지나 문제해결 방식의 특징을 분석하기 위하여 전문가와 초보자의 수행 수준의 차이를 살펴보는 연구들이 있어 왔다4-6). 하지만 이러한 연구들 중 의료인들을 대상 으로 한 연구가 있었으나7,8) 치과의사의 전문성을 중심으로 전문 가와 초보자의 차이점을 살펴본 연구는 거의 이루어지지 못하였 다. 치과의사에게 있어 가장 중요한 것은 전문직업성과 함께 임상 의사결정과 치료상황에서 요구되는 수기적 능력이라고 할 수 있 다. 이것은 치과의사에 대하여 필수적으로 요구하고 있는 국내･외 역량문을 보면 확인할 수 있다. 특히 문제를 인식하고 대안을 고찰 하여 선택하는 인지적 과정인 의사결정 과정 중 의료인들은 임상 추론(clinical reasoning)에서 일어나는 ‘진단’을 목적으로 한 임상 의사결정을 진행한다. 임상추론은 다차원적 과정으로 환자로부터 얻은 정보들을 1차적인 계열로 진행되는 것이 아니라, 복잡하고 역동적인 상황으로서, 환자로부터 얻고 있는 관련 정보들을 분석･ 종합･해석하는 매우 정교한 과정이라고 볼 수 있다.
전문가 연구와 관련해서 진행된 뇌 연구로는 영재 아동의 뇌 의 차이와 학습의 특성에서 나타나는 뇌 활성화 정도의 차이에 대한 연구들9-11) 등이 있어왔다. 뇌파는 대뇌 피질의 신경세포군 으로부터 발생한 뇌 전기활동의 총화(summation)을 체외로 도 출하고 이것을 기록한 것인데, 대뇌 기능을 평가할 수 있는 대중 적인 연구방법이라고 할 수 있다. 지금까지 전문가는 비전문가 들에 비해서 효율적인 신경 네트워크를 가지고 있다12). 과제에 대한 경험과 정확한 선택 반응이 가능하기 때문에 신경네트워크 를 효율적으로 사용한다는 연구결과들이 있다13-15).
최근 인공지능 영역이 인간의 삶에 빠르게 반영이 되면서 전 문가의 많은 직무 영역들이 인공지능적으로 딥러닝되어 모델링 이 일어나고 있는 것이 사실이다. 그러나 여전히 전문가의 직관 적이고 효율적인 신경 네트워크에 대한 능력은 연구되어야 할 것들이 상당하여 이러한 전문가들의 사고 및 문제해결 능력에 대한 과학적이고 체계적인 접근 방법을 통해 전문가들의 진단 능력의 차이를 객관적으로 규명해 볼 필요가 있다.
따라서 본 연구에서는 10년 이상의 치과임상 경험을 가진 전문가와 현재 임상적 치료가 가능하지만 면허를 획득하지 못 한 치과대학 4학년 학생들을 초보자로 하여 두 대상 간 임상 의사 결정에서 나타나는 차이점을 확인하고 전문가들이 임상 의사결정을 위해 활용하는 뇌의 특성을 제시해 보고자 하였 다. 치과의료 행위에서 임상의사결정으로 중요한 과정을 설정 하여 대뇌 피질의 활성도를 분석하여 그 결과를 통해 치과의 사의 전문가들의 특성 규명을 해 보고자 한다.
Ⅱ. MATERIALS AND METHODS
일반적으로 전문성을 획득하기 위해서는 적어도 10년 이상 혹 은 10,000시간 동안 강도있게 훈련을 받는다고 한다16,17). 따라서 본 연구에서는 10년 이상 임상진료 경력을 가진 10인을 전문가로 하고, 치과대학 본과 4학년 졸업 전 예비치과의사 10인을 초보자 로 하여 두 집단으로 실험대상을 선정하였다. 본 연구에서는 HOAC II18)에서 제시한 임상가를 위한 가설지향 알고리즘 중 Part1에 해당하는 임상의사결정 단계를 근거로 하여 치과 임상진 료 상황에서 나타나는 진단을 위한 가장 기본 절차를 결정하였 다. 즉 치과의사의 임상의사결정의 가장 핵심 과정으로서 문제인 식를 인식하는 step1 환자의 주호소 확인, 임상적 판단을 내리기 위하여 진행되는 step2 정보 분석단계로서 시진단계, 문제확인 및 가설을 설정하고 임상추론의 결론을 내는 방사선 사진을 통해 진단을 내리는 step3 단계로 실험설계를 수립하였다.
연구대상자에게 과제를 수행하기 위하여 뇌파를 측정하는 과정은 다음과 같이 각 Step에 맞춰 뇌파 측정의 프로토콜을 설계하였다. 1) Step0: 배경뇌파로 눈감고 안정(1분) 2) Step 1: History Tasking(1분) 3) 과제수행 이후 눈감고 안정상태의 배 경뇌파를 1분간 측정한다. 4) Step 2: Oral Examination(1분) 제시한다. 5) 과제수행 이후 눈감고 안정상태의 배경뇌파를 1 분간 측정한다. 6) Step 3: Radiography(1분) 7) 의사결정을 내 린 과정에 대한 절차를 작성한다(3분). 이렇게 각 Stpe에 맞춰 서 청각자료1회, 시각자료2회로 된 Event 자료를 연구대상자에 게 제시하고, 시청각자료 이후 바로 뇌파측정을 시행하였다.
실험실에 도착하면 피실험자는 실험에 대한 안내 및 연구 참여동의서를 작성하고, 모니터가 설치된 책상 앞의 의자에 앉아서 실험에 임하였다. 뇌파검사 상 다양한 생리적, 비생리 적 요소에 따른 잡파발생이 이루어지기 때문에 외부와 독립된 연구공간을 확보하여 측정하였다. 또한 피험자의 눈이나 목움 직임 등으로 뇌파에 잡파혼입을 방지하기 위하여 사전에 피험 자들에게 몸과 고개 움직임을 최소화하도록 주의시키고, 적절 한 온도로 검사실을 미리 준비하여 피험자통제를 진행하였다.
본 연구는 20명의 피험자를 대상으로 실험을 실시하였고 뇌 파 측정은 Neuronics32장비를 사용하였다. 전극 부착부위는 국 제적으로 통일되어 있는 10-20 전극배치법(10-20 system)에 따 라 총 30개 채널을 부착하였으며, 양쪽 귓불 뒷부분에 그라운드 와 레퍼런스 전극을 부착하여 총 32개 센서를 부착하였다.
본 장비는 기록된 뇌파 측정 데이터를 다음 (Fig. 1)과 같이 데이터 결과를 확인할 수 있다. 본 장비는 뇌파 측정시 발생하 는 artifacts(움직임, 소음, 눈 깜빡임 등)을 뉴럴네트워크라는 자동 filtering 기능을 통해 기본적인 Artifact controls 기능을 제공한다. 그러나 본 연구자는 측정된 결과의 rawdata를 추출 하여 데이터의 전처리 작업을 추가적으로 진행하였다.
본 연구는 noise filtering 작업부터 데이터 분석까지 Matlab program, EEGlab을 활용하고 프로그램을 이용하여 진행하였 다. 움직임에 의한 잡음은 independent component analysis (ICA)로 EEGlab에서 전처리 작업을 진행하였다. 뇌파 전처리 를 하는 소프트웨어로서 EEGlab에서 진행되는 독립성분분석 은 특히 눈움직임, 근육의 움직임 등으로 인한 잡파를 제거하 는데 많이 사용된다19). 이와 같은 과정을 통해 분석하고자 하 는 뇌파 신호에서 잡음을 제거하여 signal to noise (잡음 대비 신호의) 비율을 높일 수 있다.
EEGlab을 이용하여 두 집단 간의 차이를 주파수 영역 (beta, alpha, theta, delta band)에 따른 위상분포를 분석하여 두피에서 일어나는 뇌파 변화 양상을 분석하기 위하여 데이터 preprocessing 하는 과정을 진행하였다. 또한, 측정된 시간 도메인을 주파수로 분 석하여 일관된 통계분석을 진행하고자 주파수 도메인으로 전환하 였다. Band Pass Filter by FFT를 이용하여 50Hz 이상의 파를 제거 하였는데 이것은 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)으 로 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로 전환에 널리 사용되는 방법이다20). 본 연구는 설계된 Step마다 전문가와 초보자의 의사결 정(진단)의 수행과정에서 주파수의 변화를 비교 분석하였다. 전처 리 된 데이터는 EEGLAB을 활용하여 각 step 별로 전문가 초보자의 대뇌활성도 분포의 양상을 비교 분석하였다.
Ⅲ. RESULTS
전문가와 초보자 간 눈감고 안정된 상태로 찍은 배경뇌파 를 독립표본 t검정으로 비교분석한 결과 30개 채널(FP1, FP2, F7, F3, FZ, F4, F8, FC3, FCZ, FC4, FT7, FT8, T7, T9, TP7, TP8, P7, P8, C3, CZ, C4, CP3, CPZ, CP4, P3, PZ, P4, O1, OZ, O2 ) 모두 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 또한 Step 1단계인 전문가와 초보자 간 환자의 주호소 증상에 대한 뇌파반응을 분석한 결과 모두 통계적으로 유의미한 차이 가 나타나지 않았다.
그러나 전문가와 초보자 간 step1에서 환자가 호소한 주소 에 해당하는 구내사진을 제시하였다. 구내사진을 제시한 직후 진단을 내리기까지 측정된 뇌파를 비교분석한 결과 30개의 채 널 중 F7, T7, PZ, P4, O1, OZ, O2 7개 채널에서 집단별 뇌파 평균에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 그 결과는 다음 (Fig. 2)와 같다.
전문가와 초보자의 뇌파를 비교해 본 결과 F7, T7, PZ, P4, O1, OZ, O2에서 차이가 드러났는데, 전체 모두 초보자가 전문 가에 비해 고주파로 나타났으며, 전반적으로 매핑데이터를 살 펴볼 때 Frontal 1채널(F7), Central 2채널(PZ, P4), Temperal 1채널(T7), Occipital에서 3채널(O1, OZ, O2)로 나타났다. 특 히 Frontal과 Temperal은 좌뇌를, Cental은 우뇌가 좀더 활성 화되어 있는 것을 확인할 수 있다.
전문가와 초보자 간 step1에서 환자의 주호소를 듣고, step2에서 환자의 방사선 사진을 제시하였다. 방사선 사진을 제시한 직후 진단을 내리기까지 집단별로 측정된 뇌파를 비교 분석 한 결과 F7, P3, PZ, P4, O1, OZ, O2 7개 채널에서 집단 별 뇌파평균에서 통계적으로 유의미한 차이가 나타났다. 그 결과는 다음 (Fig. 3)과 같다.
전문가와 초보자의 뇌파를 비교해 본 결과 F7, P3, PZ, P4, O1, OZ, O2에서 차이가 드러났는데, 전체 모두 초보자가 전 문가에 비해 고주파로 나타났으며, 전반적으로 매핑데이터를 살펴볼 때 Frontal 1채널(F7), Central 3채널(P3, PZ, P4), Occipital에서 3채널(O1, OZ, O2)로 나타났다. 특히 Frontal은 좌뇌를, Cental과 Occipital에서는 양뇌가 활성화되어 있는 것 을 확인할 수 있다.
Ⅳ. DISCUSSION
치과의사 전문가와 초보자의 임상의사결정과정의 대뇌활 성화 차이를 비교한 결과, 전문가와 비전문가의 대뇌 활성도 에서 분명한 차이가 나타났다. 두 집단이 눈감고 안정된 뇌파 상태를 찍은 결과는 차이가 나타나지 않았으며, 이것은 3개의 Step에 대한 대뇌 활성도는 임상 의사결정 과정에서 진행되는 뇌파의 활성에 따른 변화임을 입증해 주는 기본 배경 결과가 될 수 있다. 우선 동일 환자의 정보를 연속적으로 제시한 경우 환자의 History taking 단계에서는 대뇌 활성도에 차이를 보이 지 않았으나 Oral examination과 Radiography를 판독하는 과 정에서는 초보자가 전문가와 비교하면 특정 영역에서 활성도 가 유의미하게 높게 나타났다. 특히 두 과정에서 시각정보를 확인하는 Occipital에서는 지속해서 활성도가 높게 나타났고, Oral examination에서는 좌측 Frontal, 좌측 Temperal, 우측 Central에서 활성도가 나타났으며, Radiography를 확인하는 경우에는 좌측 Frontal, Central이 더 높은 활성화를 보였다.
두 집단 모두 활성화도가 높게 나타났던 Frontal 영역은 이미 사고하는 과정에서 전두엽이 활성화가 된다는 연구결과들과 같 은 양상을 보임을 확인할 수 있다. 전문가의 경우 중전두엽 (midddle frontal)에서 활성이 일어난다고 제시한 Shallice(2004) 의 연구21)와 초보자와 비교하면 전문가들은 전두엽, 두정엽을 훨씬 더 빈도 높게 사용하는것을 볼 수 있다. 전전두엽, 두정엽 을 훨씬 더 빈도 높게 사용한다고 제시한 Nichelli et al. (1994), Chen et al., (2003)의 연구22, 23), 체스를 통해 전문가 뇌파 연구 를 진행하여 좌반구보다 우반구 전두엽에서의 활성도가 높으며, 두정엽 영역이 더욱 활성한다는 것을 제시한 Allen et al.(1997), Andreasen et al., (1999), Kim et al. (1994), Farrer& Fith(2002) 의 연구의 결과들24-27)과 같이 본 연구도 역시 전문가들의 유사 한 특성이 나타나는 이 확인되었다. 다만 본 연구에서는 전전두 엽이나 중전두엽에서 차이가 드러나진 않았으나, 다양한 감각 및 정보를 통합하고 인식하여 정확하고 적절한 행동을 하도록 지시하는 영역인 두정엽에서 양뇌가 모두 활성화된 것을 보았을 때는 전문가들의 경우 임상의사결정 과정에서 이 부분을 더 많 이 사용하여 문제를 해결해 나가는 것으로 생각한다.
또한, 비전문가의 경우 방추상회와 측두영역에서 활성화가 나타나는데, 이는 기억을 저장하는 곳으로 특정 장면에 대한 미세한 차이를 인지하거나 인지하지 못할 때 활성화되는 것으 로 알려져 있다28). 본 연구에서도 Oral examination에서 좌측 temperal을 사용했던 초보자들이 제시된 시간 정보의 문제를 인지하고 사고하는 데 어려움이 있었기 때문에 그 부분에 대 한 활성화가 일어났을 것으로 생각한다.
그런데 Lotze, Scheler et al. (2003)의 연구29)에서는 초보자 는 주로 우반구에서, 전문가는 좌반구에서 활성도가 높게 나 타난다고 주장하고 있는 것에 반해 본 연구에서는 전문가의 경우 좌반구보다는 양뇌사용이 적절하게 이루어지는 것으로 확인할 수 있었다. 이는 Lotze의 연구에서 제시한 것처럼 전문 가의 경우 시냅스를 효율적으로 선택 활용하기 때문에 일정한 패턴을 유지하고 있진 않은 것으로 생각한다.
본연구에서는 문진, 시진 및 방사선 판독까지의 차이를 기 본적인 자료를 제시하여 분석에 사용하였으나 병리진단과 같 은 더욱 복잡한 영상정보의 해석과 진단과정에는 전문가와 초 보자의 차이가 더 클 것으로 보이며 이를 위해서 적절한 영상 정보의 제공방법을 확보할 필요가 있다. 본 연구의 결과에서 사용된 자료에 대해 전문의의 영역별 반응에 대해서는 구분하 지 않았으나, 전문과목별 반응의 차이를 확인하기 위해서는 보다 세부적인 임상자료와 영역별 전문가를 구분하는 추가적 인 연구가 필요할 것으로 보인다.
Ⅴ. CONCLUSION
본 연구에서는 크게 진료상황에 대한 질적 분석단계와 임 상의사결정 과정에서 대뇌 활성화 정도 파악하기 위한 뇌파측 정 단계를 통해 전문가와 초보자의 임상의사결정 과정의 특성 을 확인해 보았다. 본 연구결과는 향후 치과의사 전문가의 임 상의사결정에 필요한 핵심역량을 성장시켜 나가기 위한 단계 적 요소들을 파악하고 적은 시간과 노력으로 정확한 임상의사 결정능력을 향상시켜 나가기 위한 기본 방향을 제시하는 뇌를 기반으로 한 기초연구로서 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
