중년 여성의 주거 녹지공간과 인지기능의 관계 : 미국 사례

 

 

2022년 4월에 Marcia P. Jimenez, Elise G. Elliott, Nicole V. DeVille, Francine Laden, Jaime E. Hart, Jennifer Weuve,  Francine Grodstein, Peter James 연구진들이 게재한 "Residential Green Space and Cognitive Function in a Large Cohort of Middle-Aged Women" 이라는 논문을 살펴보고자 한다. 

 

주거에서 녹색 공간이 증가하면, 중년 여성의 인지 기능에 좋은 영향을 미친다 

 

 

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최근 알츠하이머 병과 관련된 치매의 유행이 증가하고 있기 때문에 새로운 예방 전략이 필요하다. 중년의 인지 기능은 후속 치매와 관련이 있으며 신체 기능 저하 및 사망률의 위험 인자로 간주된다. 최근의 한 연구에서는 녹색 공간을 둘러싼 주거지가 노인의 인지 기능 향상과 관련이 있다고 한다. 그러나 녹색 공간과 인지 기능의 연관성에 대한 기존 연구는 여전히 부족하다.

 

녹색 공간에 대한 노출은 신체 활동의 기회 증가, 사회적 참여, 심리적 회복, 인지 능력 향상, 소음과 대기 오염의 부정적인 결과 완화를 통해 인지 기능과 연관될 수 있다. 신체적 활동이 치매 위험을 감소시키는 것으로 나타났지만, 사회적 참여가 좋지 않은 것은 치매 위험 증가와 관련이 있다. 심리적 회복과 치매 사이의 연관성은 여러 가지 인구 기반 연구에 걸쳐 기록되었다. 이 연구에서 주의력 회복 이론은 사람들이 스트레스와 정신적 피로를 회복할 수 있고 녹지공간에서 시간을 보내거나 심지어 바라본 후에 더 잘 집중할 수 있다고 말한다. 마지막으로, 대기 오염과 소음에 대한 더 높은 노출이 더 빠른 인지 감소 그리고 더 높은 치매 유병률과 관련이 있다는 증거가 증가하고 있다.

 

연구진들은 주거 환경 공간과 인지 기능 사이의 연관성을 조사하기 위해 여성에 대한 전국적인 예상 코호트 연구의 데이터를 사용했다. 연구진들의 녹색 공간 노출은 일시적으로 인지 기능 측정보다 선행되었고, 연구진들은 일시적으로 인지 기능 측정보다 선행하는 잠재적 매개자를 평가했는데, 이는 이 연구 영역을 발전시키는 데 한 걸음을 내딛는다. 연구진들은 또한 인근 사회 경제적 지위(SES)와 도시성 측정에 의한 효과 수정을 평가했다. 그리고 녹색 공간 노출이 여성에 대한 전국적인 예상 코호트 연구에서 인지 기능과 긍정적으로 연관되어 있다는 가설을 세웠다. 또한, 이러한 연관성이 SES 가 낮은 이웃을 가진 여성들 사이에서 가장 잘 보일 것이며, 그 연관성은 우울증, 대기오염, 신체 활동에 의해 조정될 것이라는 가설을 세웠다.

 

 

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방법 

 

참가자

 

1989년부터 간호사 건강 연구 II는 미국에 거주하는 25세에서 42세 사이의 여성 간호사 116,429명을 등록했다. 여성은 우편 또는 온라인 설문지를 격년으로 작성하며 계속 후속 조치가 진행 중이다. 후속 조치 내내 참가자들의 거주 주소를 지오코딩(geocoded) 하여 위도와 경도를 얻었다. 2014년에서 2016년 사이에, 보조 폭력 설문지를 완성한 40,082명의 여성이 온라인 인지 배터리를 완성하도록 초대되었다. 이 중 14,151명의 여성이 Cogstate Brief Battery (CBB) 를 완료했고, 27명의 여성은 자체 관리된 컴퓨터 인지 평가, 13,994명이 모든 Cogstate 점수에 대한 완전한 데이터를 가지고 있었다. 인지 연구를 완료하기 위한 초대에 대한 응답자들은 사회 인구 통계, 우울증, 건강 행동 및 잠재적으로 인지 기능과 관련된 의학적 조건 측면에서 무응답자와 비교될 수 있었다. 연구 프로토콜은 브리검 여성 병원의 기관 검토 위원회에 의해 승인되었다. 설문지 반환 및 코그스테이트 완료는 동의로 구성되었다. 연구진들은 녹색 공간과 인지적 측정 둘 다에 대한 데이터를 가진 여성들의 데이터를 포함했다. 본 연구는 역학에서 관찰 연구의 보고 강화(STROBE) 지침을 따랐다. 

 

측정

 

녹색 공간 

 

2013년 참가자 집 주소 주변의 녹색 공간에 대한 노출은 위성 이미지 기반 측정 기준인 NDVI(Normalized Difference Begination Index)를 사용하여 추정되었다. 간단히 말해서, NDVI의 범위는 -1과 1 사이이며, 여기서 음의 값은 물에 해당하고, 0의 값은 암석이나 모래의 척박한 지역에 해당하며, 양의 값은 초원을 나타낸다. 각 지오코드 주소 주변의 270-m 및 1230-m 버퍼의 평균 NDVI를 조사하여 주택 주변과 보행 가능한 지역을 잠재적 관련 지리적 맥락으로 평가했다. NDVI는 분석을 위해 IQR에 의해 정의된 연속 변수로 평가되었다. 녹색 공간은 양의 척도에서만 포착된다는 논리를 사용하여 음수 및 결측 NDVI 값(400 결측 [2.9%])을 0으로 설정했다.

 

인지 기능

코그스테이트 배터리에는 4가지 작업(감지, 식별, 원 카드 학습 및 원 백)이 있다. 코그스테이트의 타당성은 이전 연구에서 입증되었으며 초기 인지결손과 알츠하이머 치매의 민감한 지표로 나타났다. 이전 연구를 기반으로, 연구진들은 세 가지 복합 점수를 생성했다. (1) 사이코모터 속도/주의 복합 점수(검출 및 식별의 z 점수 평균으로 생성됨, 가능한 범위는 -6.9 ~ 3.4), (2) 학습/작업 메모리 복합 점수(원 카드 학습 및 원 백의 z 점수 평균, 가능한 범위는 -5.9 ~ 3.8) 그리고 (3) 전체적인 인지 복합체 (가능한 범위는 -6.4 ~ 4.0).31 3가지 복합 점수는 0의 평균과 1의 SD를 가지도록 표준화되었다. 모든 복합 점수는 인지 장애를 식별하는 데 높은 테스트-재시험 신뢰성과 임상적 유용성을 가지고 있었다. 점수가 높을수록 인지 능력이 향상된다. 

 

공변량

녹색 공간과 관련이 있고 인지 기능과 관련이 있지만 인지 평가 연령과 자기 식별 인종(백인, 흑인 또는 아시아인)을 포함하여 둘 중 하나에서 발생할 것 같지 않은 공변량을 선택했다. 연구진들은 피부색, 유전적 배경, 문화적 맥락과 관련된 학교의 질과 같은 다양한 다른 요소들과 함께 인식된 인종의 결과를 포착하기 위해 인종을 조정했다. 2005년에 아동 SES를 측정하는 추가 공변량에는 모성 및 부성 교육 수준(고등교육 미달 비율), 부모의 직업(비숙련 노동자인 비율) 및 부모의 주택 소유(예/아니오)가 포함된다. 인지 평가에 가장 가까운 참가자의 성인기에 측정된 공변량은 개인 및 인근 SES를 포함했다. 개별 SES는 1999년에 평가된 남편의 교육(고교, 고등학교, 대학교 2년 미만, 대학교 4년 또는 대학원)과 2013년에 평가된 결혼 상태(예/아니오)의 두 가지 변수를 사용하여 측정되었다. 이웃의 SES는 두 가지 변수(2010년 미국 인구조사국 중위소득과 2013년 미국 인구조사국에 기초한 중위주택가치)에 의해 평가되었다.  

 

효과 변경 인자

이전 연구를 바탕으로 미국 인구조사국 중위소득과 도시성이 계층화 변수로 사용되었다. 도시성은 미국 인구조사국의 인구밀도(평방 킬로미터당 수)로 측정되었다.

 

중재자

녹색 공간은 대기 오염의 감소, 우울증 위험의 감소, 그리고 신체 활동 증가와 관련이 있다. 따라서, 연구진들은 녹색 공간과 인식 사이의 연관성이 이러한 관심 변수를 통해 매개되는지 여부를 평가하기 위해 조정 분석을 사용했다. 그리고 시공간 평활화 모델을 사용하여 2.5 μm 미만의 직경을 가진 입자 물질에 대한 노출을 추정했다. 우울증 증상은 2013년에 역학 연구 우울증 척도로 평가되었고 연속 변수로 모델링되었다. 마지막으로, 신체 활동은 2013년에 주당 (<3, 3 ~ < 9, 9 ~ < 18, 18 ~ < 27, 또는 대사(metabolic) 등가 시간)에 소비된 자체 보고 시간으로 계산되었다.

 

통계 분석

다중 변수 선형 회귀 분석을 사용하여 녹색 공간 노출 수준에 걸친 인지 기능의 차이를 추정했다. 각 인지 종합 점수마다 별도의 모델이 수행되었다. 주요 결과를 위한 270-m 버퍼와 민감도 분석을 위한 1230-m 버퍼에서 평균 NDVI의 1-IQR 증가에 해당하는 인지 복합체의 평균 차이(및 95% CI)를 추정했다. 각 인지 복합체에 대해 처음에는 연령과 인종을 조정했다(모델 1). 모델 2는 모성 및 부성 교육 수준, 부모의 직업 및 부모의 주택 소유에 대해 추가로 조정되었다. 모델 3은 남편의 교육 및 결혼 상태에 대해 추가로 조정되었다. 모델 4는 미국 인구조사국 중위소득과 중위주택가치에 대해 추가로 조정되었다. Natural splines 은 인지 기능과 녹색 공간의 비선형 연관성을 조사하는 데 사용되었다. 모든 인지 측정과의 연관성에 대한 선형성으로부터의 편차를 평가하기 위해, 연구진들은 AIC (Akaike Information Criterion) 정보 기준에 따라 3-4노트로 연속 노출 및 Natural splines 에 대한 일반화된 가산 모델을 적합시킨다.

 

중요도를 평가하기 위해 계층 분석, 곱셈 상호 작용 항 및 우도비 테스트를 사용하여 인구조사 중위 가구 소득 및 도시성에 의해 녹색 공간과 인지 기능 연관성의 효과 수정을 평가했다. 연구진들은 조정 분석을 사용하여 녹색 공간과 관련된 결과가 각 인지 복합체에서 대기 오염, 우울증 및 신체 활동을 통해 조정되는지 여부를 평가했다. 마지막으로, 민감도 분석으로서, 관심 있는 매개체도 교란자가 될 수 있다는 사실을 해결하기 위해, 연구진들은 대기 오염, 우울증 및 신체 활동에 대한 모델 4를 추가로 조정했다. 데이터 분석은 2021년 6월부터 10월까지 SAS 통계 소프트웨어 버전 9.4(SAS Institute)에서 수행되었다. P 값을 계산하기 위해 2-꼬리 t 검정이 사용되었으며 <.05는 유의한 것으로 간주되었다. 

 

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결과

 

전체 참가자 13,594명(평균 61.2세[4.6]) 중 사실상 모두 백인(13293명[98%])이었다. 더 높은 수준의 녹지가 있는 지역에 사는 여성들은 아프리카계 미국인이 될 가능성이 적었고, 집을 소유한 부모를 가질 가능성이 더 높았으며, 결혼했을 가능성이 더 높았다(표 1). 높은 수준의 녹지 공간이 있는 지역은 인구 밀도가 낮았다(표 1).

 

연령과 인종에 맞게 조정된 모델에서 270-m 버퍼에서 1 IQR 높은 녹색 공간 노출은 정신 운동 속도/주의 복합체(β, 0.04; 95% CI, 0.02 ~ 0.07)와 전체 인식(β, 0.04; 95% CI, 0.01 ~ 0.06)에서 더 높은 점수와 관련이 있었다. 개별 소아 및 성인 SES(β, 0.05; 95% CI, 0.02 ~ 0.08)와 인근 SES(β, 0.05; 95% CI, 0.02 ~ 0.07)에 대한 추가 조정은 이러한 연관성을 약화시키지 않았으며, 결과는 사실상 변하지 않았다. 마찬가지로, 완전히 조정된 모델에서 1230-m 버퍼를 사용한 민감도 분석에서, 1 IQR 높은 녹색 공간 노출은 정신 운동 속도/주의 복합체(β, 0.04; 95% CI, 0.02 ~ 0.07)와 전체 인식(β, 0.04; 95% CI, 0.06 ~ 1.06)에서 더 높은 점수와 관련이 있었다. 270-m 버퍼 내의 주요 분석과 1230-m 버퍼 내의 비감성 분석에서 녹색 공간 노출은 학습/작업 메모리 복합체의 더 높은 점수(270-m 버퍼: β, 0.03; 95% CI, -0.000 ~ 0.05; 1230-m 버퍼: β, 0.02; 95% CI, -0.01 ~ 0.04)와 관련이 없었다. 녹색 공간과 처리 속도와 주의력 사이의 연관성에 대한 추정치는 데이터에서 1.2세 젊다는 추정치와 동일했다.

연구진들은 녹색 공간과 정신 운동 속도/주의 복합체 사이의 긍정적인 비선형 연관성과 전역 점수를 관찰한 반면, 학습/작업 메모리 복합체에 대해서는 추가적인 교란 요인을 고려한 후 U자 연관성이 관찰되었다(보충자료: 그림 2). 녹색 공간의 증가는 0.8 NDVI 이상의 녹색 공간의 수준에서 일관되게 개선되었다는 증거가 명확하지 않지만 정신 운동 속도/주의 복합체에서의 더 높은 점수와 관련이 있다(보충자료: 그림 2). 녹색 공간에 대한 선형성 편차에 대한 테스트는 정신 운동 속도/주의 복합과 전역 Cogstate 점수 모두에서 유의했지만, 관련성은 시각적으로 단조적이었고, 따라서 IQR 결과를 주요 발견으로 보고한다. 또한 주 모형의 잔차 분포는 정규성에서 편차를 나타내지 않았다. 

 

 

계층화 분석

연구진들은 인구조사 중위소득의 다른 사분위수 사이의 녹색 공간과 학습/작업 기억 복합체 사이의 연관성을 관찰하지 않았고 연관성의 차이에 대한 통계적 증거도 없었다(상호작용에 대한 P =.65). 대조적으로, 연구진들은 녹색 공간과 정신 운동 속도/주의 복합체(β, 0.08; 95% CI, 0.03-0.13)와 인구 조사 중간 소득이 더 높은 참가자들(표 3)에서 글로벌 점수(β, 0.06; 95% CI, 0.01-0.11) 사이의 연관성을 관찰했다. 유의한 차이(상호작용에 대한 P = .51)의 증거는 없었지만 모집단 밀도 수준에 걸쳐 정신운동 속도/주의 복합체의 변동성도 관찰했다.

 

 

조정

다른 요인에 의해 중재될 수 있는 녹색 공간과 인지 기능 사이의 연관성의 비율 추정치(조정 분석의 기본 가정이 유지된다고 가정)는 우울증에 유의했다(표 4). 우울증은 녹색 공간과 정신 운동 속도/주의 사이의 연관성에 대해 3.95%(95% CI, 0.35%-7.55%), 녹색 공간과 전체 인지 사이의 연관성에 대해 6.30%(95% CI, 0.77%-11.81%)를 설명하는 것으로 추정되었다. 결과는 조사된 다른 중재자에 의한 녹색 공간과 인식 사이의 연관성의 조정을 시사하지 않았다.

 

관심 매개체도 교란 요인이 될 수 있다는 사실을 다루는 민감도 분석에서, 연구진들은 주요 모델에서 우울, 대기오염 및 신체 활동에 대한 조정이 녹색 공간과 인식 사이의 연관성을 바꾸지 않는다는 것을 관찰했다(보충자료: 표 2).

 

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논의

성인 여성을 대상으로 한 이 전국적인 코호트 연구는 인지 기능이 있는 270-m와 1230-m 버퍼에서 주거 주변 녹지 공간의 연관성을 조사했다. 이번 연구는 더 높은 수준의 주거녹지 공간이 연령, 인종, 개별 유년기 및 성인기 SES 및 인근 SES에 대해 조정한 후 처리 속도 및 주의력 및 전반적인 인식에 대한 더 높은 점수와 관련이 있다는 것을 발견했다. 녹색 공간과 처리 속도 및 주의력 사이의 연관성에 대한 추정치는 데이터에서 1.2세 젊어진 추정치와 동일했다. 또한 더 높은 수준의 주거용 녹색 공간은 학습/작업 메모리 배터리 점수와 관련이 없다는 것을 발견했다. 연구진들의 추정치는 광범위한 민감도 분석에 견고했다. 이번 결과는 NDVI의 IQR 증가가 500m 버퍼의 글로벌 인식 z 점수 차이(0.02; 95% CI, 0.003-0.037)와 관련이 있다는 것을 발견한 화이트홀 코호트의 영국 공무원들에 대한 10년 종단 연구의 결과와 유사했다.

또한 65세 미만의 미국 메디케어 수혜자 중 최근 48명의 분석과 일치했는데, 이는 개인 및 인근 사회 인구 통계 조정 후 더 높은 녹색 공간이 알츠하이머병의 위험 감소와 관련이 있음을 시사했다.

정신 운동 속도/주의와의 연관성은 SES가 더 높은 지역에 사는 참가자들 사이에서 더 컸다. 이는 이웃 사람들의 SES 에 걸쳐 인지 기능과 관련된 명확한 추세를 발견하지 못한 화이트홀 연구와는 대조된다. 이러한 차이는 미국과 영국 사이의 이웃의 SES의 다른 분포와 다양성 때문일 수 있다. 최근 연구에 따르면 영국의 경제적 불평등이 미국의 불평등에 비해 상당히 낮다고 보고했다. 연구진들의 결과는 낮은 SES 그룹들 사이에서 녹색 공간과 인식 사이의 연관성을 발견한 Cherrie et al 의 결과와 대조된다. 그러나, 후자의 연구는 어린 시절부터 SES의 척도로 부모의 직업 사회 계층을 사용했지만, 이번 연구진들은 이웃의 SES를 사용했다. 이번 연구의 모든 참가자는 기준이 간호사였기 때문에 SES의 편차가 적을 가능성이 높았고, 이것이 이번 연구 결과의 차이를 설명할 수 있을 것이다.

 

녹색 공간과 학습 및 작업 기억 사이의 귀무 연관성은 노인의 녹색 공간과 뇌 기반 자기 공명 영상 측정 간의 연관성을 조사한 최근 연구에 따른 것이다. 저자들은 녹색 공간이 더 많은 이웃에 사는 것은 기억과 학습을 담당하는 왼쪽이나 오른쪽 해마 부피와 관련이 없다는 것을 발견했다. 이전 연구와 함께, 본 연구는 인지 영역을 기반으로 녹색 공간과 인지 사이의 다른 연관성을 제시한다.

녹색 공간과 인식에 대한 이전의 연구는 남성에 비해 여성에 대한 연관성이 더 크다고 보고했는데, 이는 이번 연구에서에서도 큰 연관성을 발견했다. 비록 이번 연구의 여성들이 이전 연구들 보다 어렸기 때문에 연관성을 감지하는 연구진들의 능력이 감소할 것으로 예상될 수 있다. 그러나, 만약 이러한 젊은 여성에게서 연관성이 발견된다면, 이것은 또한 녹색 공간의 공중 보건의 중요성을 알리는 신호일 수도 있다. 또한 지속적인 인지 측정의 미묘한 변화는 모집단 수준에서 중요한 임상적 의미를 갖는다.

녹색 공간과 인지 기능 사이의 연관성에 대한 몇 가지 잠재적 매개자를 평가했다. 높은 녹색 공간 노출은 대기 오염에 대한 노출 감소, 우울증 위험 감소, 신체 활동 기회 증가 등과 관련이 있으며, 이는 결국 인지력을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이번 연구에서 녹색 공간과 인지 기능 사이의 연관성이 대기 오염이나 신체 활동에 의해 설명될 수 있다는 증거를 찾지 못했다. 신체 활동과 대기 오염에 대한 이번 연구의 결과는 이들을 녹색 공간과 인지적 감소 사이의 잠재적 매개자로 평가한 이전 연구들과 일치한다. 이번 연구의 중재 분석은 녹색 공간이 우울증을 통한 인지 기능과 관련이 있을 수 있다는 것을 시사했다. 녹색 공간에 대한 더 높은 노출은 낮은 수준의 우울증과 일관되게 연관되어 있다. 또한 우울증은 치매의 위험과 관련된 중요한 요소라고 기록되어 있다. 이러한 발견은 우울증과 그에 따른 치매를 감소시킬 수 있는 잠재적 요소로서의 녹색 공간의 관련성을 강조한다.

 

한계 및 장점

이 연구의 잠재적 한계는 단일 시점에서 결과 측정을 포함하며, 이로 인해 인과 관계나 연관성의 시간성을 검사할 수 없었다. 다만, 코그스테이트 전지는 녹지 노출 측정 후 최소 1년 후에 투여하였다. 녹색 공간에 대한 노출과 인지적 감소 사이의 연관성을 조사하는 추가 종적 연구는 유익할 것이다. 둘째, 이번 연구의 참가자는 높은 교육 수준을 가진 백인 여성이 대부분이었다. 이것은 인종 격차의 조사, SES에 의한 영향 수정 또는 녹색 공간의 분포가 실질적으로 다른 모집단에 대한 일반화 가능성을 제한한다. 또한, 녹지 공간을 측정하는 데 가장 적합한 버퍼가 명확하지 않다. 연구진들은 잠재적인 관련 지리적 맥락에서 거주지 바로 근처(270m)와 보행 가능한 영역(1230m) 주변의 버퍼를 조사했다. 두 분석에서 모두 유사한 결과를 관찰했지만, 다른 버퍼 크기를 검사하거나 참가자가 집에 없을 때 시간을 보낸 위치에 대한 정보를 통합할 수 있다면 이러한 연관성이 남아있을지는 불확실하다. 셋째, NDVI는 개인이 경험하는 녹색 공간 또는 녹색 공간 특징의 품질을 측정하지 않는다. 향후 연구는 거리 조망 이미지 또는 스마트폰 글로벌 포지셔닝 시스템 데이터를 포함하여 개인이 환경을 경험하는 방법을 포착할 수 있는 녹색 공간 품질 및 지상 수준 메트릭을 조사해야 한다. 넷째, 노출, 매개자 및 결과의 시간적 순서에 대한 가정은 충족되지 않을 수 있으며, 특히 동시에 측정된 노출 매개자의 경우 측정되지 않은 교란 요인이 없는 가정도 충족되지 않을 수 있다.

이번 연구는 중요한 강점도 가지고 있다. 연구진들은 잠재적인 교란 요인으로서 여러 개인 유년기 및 성인기 사회경제적 요인 및 이웃 SES를 설명하였다. 또한, 인지 기능의 객관적인 측정이며 초기 인지 결손의 민감한 지표인 Cogstate 배터리를 통해 인지 영역의 몇 가지 영역을 평가했다. 이것은 미국 전역에서 녹색 공간 노출과 인지 기능 사이의 연관성을 연구한 첫 번째 검사 중 하나이다. 마지막으로, 중요한 환경 노출, 정신 건강 및 행동에 대한 측정은 녹색 공간이 인지 기능과 관련이 있는 잠재적 메커니즘을 조사할 수 있게 했다.

 

결론

연구진들은 높은 주거 환경 주변 녹지 공간이 간호사 건강 연구 II의 참가자 사이의 전반적인 인식뿐만 아니라 처리 속도와 주의력 향상과 관련이 있음을 관찰했다. 전세계적인 고령화와 치매의 급속한 증가는 새로운 예방 전략을 필요로 한다. 이번 연구진들은 녹색 공간 노출이 인지 기능을 향상시키기 위한 잠재적 인구 수준 접근 방식으로 조사되어야 한다고 제안한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jimenez MP, Elliott EG, DeVille NV, et al. Residential Green Space and Cognitive Function in a Large Cohort of Middle-Aged Women. JAMA Netw Open. 2022;5(4):e229306. doi:10.1001/jamanetworkopen.2022.9306